反应工程第六章
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第一章 绪论 1、化学反应工程是化学工程学科的一个分支,通常简称为反应工程。其内容可概括为两个方面,即反应动力学和反应器设计与分析。2、传递现象包括动量、热量和质量传递,再加上化学反应,这就是通常所说的三传一反。3、反应组分的反应量与其化学计量系数之比的值为定值,ξ叫做反应进度且恒为正值。、本书规定反应物的化学计量系数一律取负值,而反应产物则取正值。8、工业反应器有三种操作方式: ① 间歇操作;② 连续操作;③ 半间歇(或半连续)操作 9、反应器设计的基本内容一般包括:1)选择合适的反应型式 ;2)确定最佳操作条件 ;3)根据操作负荷和规定的转化程度,确定反应器的体积和尺寸 。
10.反应器按结构原理的特点可分的类型: 管式,釜式 ,塔式,固定床,流化床,移动床,滴流床反应器。
第二章 3、温度对反应速率的影响 如果反应速率方程可以表示为:r=f1 (T)f2(c ),f1(T)是温度的影响。当温度一定时,其值一定。通常用阿累尼乌斯方程(Arrhenius‘ law)表示反应速度常数与温度的关系,
即, 为指前因子,其因次与k相同;E为反应的活化能;R为气体常数。两边取对数,则有 : lnk=lnA0-E/RT ,lnk对 1/T作图,可得-直线,直线的斜率=-E/RT 。
注意:不是在所有的温度范围内上面均为直线关系,不能外推。
其原因包括:(1)速率方程不合适; (2)反应过程中反应机理发生变化;(3)传质的影响;(4)指前因子A0与温度有关。
速率极大点处有: 对应于极大点的温度叫做最佳温度Top。速率为零点处有: rA=0
6、多相催化与吸附 1)、催化剂的用途:①加快反应速度②定向作用(提高选择性)-化学吸附作用结果 2)、催化剂的组成:主催化剂-金属或金属氧化物,用于提供反应所需的活性中心。
1 《化学反应工程》课程教学大纲
课程名称:化学反应工程
课程类型:必修课,专业课
总学时:54 讲课学时:54 实验学时:0
学分: 3.0
适用对象:化学工程、化学工艺
先修课程:物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学
一、课程性质、目的和任务
课程性质:
化学反应工程是以化学反应器原理为主要线索,主要研究化学反应过程需要解决的工程问题,是化工生产的龙头、关键和核心,是一些基础学科诸如物理化学、传递过程、化学工艺等相互渗透与交叉而演变成的边缘学科,其内容主要涉及化学反应动力学、反应器中传递特性、反应器类型结构、数学建模方法、操作分析及反应器设计,具有高度综合性、广泛基础性和自身独特性。
课程目的与任务:
一是培养学生将物理化学、传递过程、化学工艺、化工热力学、控制工程等学科知识用之于化学反应工程学的综合能力;
二是使学生掌握化学反应工程学科的理论体系、研究方法,了解学科前沿;
三是使学生初步具备改进和强化现有反应技术和设备、开发新的反应技术和设备、解决反应过程中的工程放大问题以及实现反应过程中最优化的能力
二、教学基本要求
通过本课程的教学,要使学生系统地掌握化学反应动力学规律、传递过程对化学反应的影响规律,掌握反应器设计、过程分析及最佳化方法。
三、教学内容及要求
教学内容 教学要求
0绪论
化学反应工程学在化学工业中的地位、研究内容及研究方法 了解化学反应工程学的任务和范畴、内容和分类及研究方法,达到使学生对化学反应工程学科有一个宏观的接触和把握。
1 均相单一反应动力学和理想反应器
1.1概念与术语
化学反应式、化学计量方程、反应程度、转化率、化学反应速率、反应动力学方程、化学反应的分类
1.要求学生了解化学反应式、化学计量方程、反应程度、转化率、反应活化能概念及阿仑尼乌斯方程;
2.要求学生理解基元反应与质量作用定理、单程转化率与全程转化率的区别、化学反应式与化学计量方程的区别;
第二章化学反应工程基础
1 .说明聚合反应工程的研究内容及其重要性。
研究内容:①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础;②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段;③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段。
简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制。
2 .动力学方程建立时,数据收集方式和处理方式有哪些
收集方式:化学分析方法,物理化学分析方法
处理方式:积分法,微分法。
3 .反应器基本要求有哪些
①提供反应物料进行反应所需容积,保证设备一定生产能力;②具有足够传热面积;③保
证参加反应的物料均匀混合
4 .基本物料衡算式,热量衡算式
①物料衡算:反应物A流入速度-反应物A流出速度-反应物A反应消失速度-反应物A积
累速度=0(简作:流入量-流出量-消失量-积累量=0)
②热量衡算:随物料流入热量-随物料流出热量-反应系统与外界交换热量+反应过程的热效
应-积累热量=0
5 .何谓容积效率影响容积效率的因素有哪些
工业上,衡量单位反应器体积所能达到的生产能力称之为容积效率,它等于在同一反应,
相同速度、产量、转化率条件下,平推流反应器与理论混合反应器所需总体积比:“=Vp/Vm=
Pp/mmo
影响因素:反应器类型,反应级数,生产过程中转化率有关
6 .何为平推流和理想混合流
①反应物料在长径比很大的反应器中流动时,反应器内每一微元体积中流体均以同样速度向前移动,此种流动形态称平推流;
②由于反应器强烈搅拌作用,使刚进入反应器物料微元与器内原有物料元瞬时达到充分混
合,使各点浓度相等且不随时间变化,出口流体组成与器内相等此流动形态称理想混合流。
7 .实现反应器的热稳定操作需满足哪些条件
①Qr=Qc,Qr体系放出热量;
②②dQc/dT>dQr/dT,Qc除热量;
化工原理各章节知识点总结
化工原理是化学工程与技术的基础课程之一,主要涉及物质的物理性质、能量转化、传质现象、化学反应等方面的知识。下面是化工原理各章节知识点的总结。
第一章:化工基本概念与物质的物理性质
1.1化学工程与化学技术的发展历史与现状
1.2化工过程及其特点
1.3物质的物理性质
-物质的密度、比重、相对密度
-物质的表观密度、气体密度
-物质的粘度、表面张力、折射率
-物质的热容、导热系数、热膨胀系数
-物质的流变性质
第二章:能量转化与传递
2.1能量的基本概念
2.2热力学第一定律
2.3热力学第二定律
2.4热力学第三定律
2.5热力学循环 第三章:物质的传递过程
3.1传质的基本概念与分类
3.2质量传递平衡方程
3.3传质速率和传质通量
3.4界面传质
-液-气界面传质
-液-液界面传质
-固-液界面传质
-固-气界面传质
3.5传质过程中的最速传质与弛豫时间
第四章:化工流体的流动
4.1流体的基本性质
4.2流体的流动类别
4.3流体的流动方程
-流体的质量守恒方程
-流体的动量守恒方程
-流体的能量守恒方程
4.4流体内运动的基本规律
-斯托克斯定律 -流体的相对运动
-流体的运动粘度
4.5流体的管道流动
-管道内的雷诺数
-管道的流动阻力
第五章:多元物系中物质的平衡与分离
5.1多元物系基本概念
5.2雾滴定律
5.3吸附平衡
5.4蒸汽液平衡
5.5溶液中的平衡情况
5.6气相-液相-固相三相平衡
第六章:化学反应与反应工程
6.1化学反应动力学
6.2化学平衡
6.3化学反应速率
6.4反应器的基本类型
-批次反应器
-连续流动反应器 -均质反应器
-非均质反应器
6.5反应器的设计与操作
以上是化工原理各章节的知识点总结,涵盖了物理性质、能量转化、传质现象、化学反应等方面的内容。这些知识点是化学工程与技术的基础,对于理解和应用化工原理具有重要意义。