1、。1，停留時間分布和反應(yīng)器流動模型，第5章，天津大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院反應(yīng)工程教學(xué)小組，2，5.1.1停留時間分布概述(RTD)，實際反應(yīng)器經(jīng)常偏離理想流動。受許多因素的影響，流體在反應(yīng)器中的停留時間從長到短不等，形成停留時間分布。反應(yīng)的完全程度(或接近平衡)與物料在反應(yīng)器中的停留時間有關(guān)。流動條件可以通過停留時間分布來定量表征，并且流動模型基于停留時間分布。停留時間分別有年齡分布和壽命分布；停留時間分布的研究對象是反應(yīng)器中的流體顆?；蚰z束。停留時間分布理論有著廣泛的實際應(yīng)用。5.1停留時間分布，3.5.1.2定量描述停留時間分布，nt，如何在不影響主體流動的情況下確定RTD？穩(wěn)定流關(guān)閉系統(tǒng)，t=0

2、。4，5，停留時間分布密度函數(shù)e (t)，停留時間分布密度函數(shù)E(t)的性質(zhì)，ttdt，E(t)，6，封閉系統(tǒng)，=常數(shù)，停留時間分布函數(shù)f (t)，7、脈沖法、階躍法、階躍法、階躍法、階躍法、跟蹤響應(yīng)法、5.2停留時間分布的實驗測定法、周期輸入法、8、5.2.1脈沖法、輸入曲線、響應(yīng)曲線、示蹤劑添加方法的測定方法、輸出曲線、9、總示蹤劑添加量、在系統(tǒng)出口檢測到的示蹤劑量、tt dt、示蹤劑分布、脈沖法和停留時間分布密度函數(shù)。10、用脈沖法計算停留時間分布，例5.1:流化床催化裂化裝置中的再生器，其功能是通過空氣燃燒再生硅鋁催化劑上的積碳。進(jìn)入再生器的空氣流量為0.84千摩爾/秒。氦氣目前被用作

3、缺失劑，氣體在再生器中的停留時間分布通過脈沖法測量。氦氣注入量為8.8410-3摩爾。測得的氦濃度c(用氦與其他氣體的摩爾比表示)與測得的氦濃度之間的關(guān)系如下：當(dāng)t=35s時，試著找出停留時間分布密度和停留時間分布函數(shù)。與階躍法相比，響應(yīng)曲線、輸入曲線、響應(yīng)曲線、t-dtt、階躍法、停留時間小于T的示蹤劑量、示蹤劑輸入量、檢測器、含示蹤劑流體Q、含示蹤劑流體、無示蹤劑流體、降壓法、升壓法、響應(yīng)曲線、13、輸入曲線、響應(yīng)曲線、T-DT T、升壓法、停留時間小于T的示蹤劑量、示蹤劑輸入量、(10)還原法，停留時間大于t的示蹤劑量，示蹤劑輸入量，1-f (t)，(5.19)，15、示蹤劑選擇的基本原

4、則，示蹤劑應(yīng)易于溶解或與主流體混合，且兩者應(yīng)盡可能具有相同的物理性質(zhì)，除了與主流體明顯不同的某一性質(zhì)外，用于檢測；示蹤劑在低濃度下很容易被檢測到。示蹤劑的濃度應(yīng)與檢測信號具有較寬的線性范圍。示蹤劑不應(yīng)與主要流體發(fā)生反應(yīng)，多相系統(tǒng)中使用的示蹤劑不應(yīng)發(fā)生相間轉(zhuǎn)移。停留時間分布的統(tǒng)計特征值，1。平均停留時間，17，2。差異，18。實施例5.2:分別使用(1)脈沖法、(2)升壓法和(3)降壓法測量流動系統(tǒng)的響應(yīng)曲線c(t)，并試圖推導(dǎo)平均停留時間和方差與c(t)之間的關(guān)系。脈沖法、升壓法、降壓法、升壓法響應(yīng)曲線。19，實施例5.3:通過脈沖法測量流動反應(yīng)器的停留時間分布，并且如下獲得示蹤劑濃度c(t)

5、和出口流中的時間之間的關(guān)系，并且嘗試平均停留時間和方差。數(shù)值積分法，梯形公式，辛普森公式，梯形公式，辛普森公式，20，1。塞流模型，5.4理想反應(yīng)器的停留時間分布，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，與活塞流相比，返混程度(宏觀混合)、最小、最大。23，5.5非理想流動現(xiàn)象，1。固定床和攪拌罐反應(yīng)器、固定床、攪拌罐的滯流、停留時間分布、24，2。通道流量，3。短路。25，層流反應(yīng)器的停留時間分布，4。不均勻徑向速度，層流速度的徑向分布，5.37，26，環(huán)形連續(xù)硝化反應(yīng)器，5。循環(huán)流量，6。擴(kuò)散，分子擴(kuò)散，渦旋擴(kuò)散。27，5.6非理想流動模型，5.6.1。分離流動模型，鈣(t)，夏(t)

6、，5.38，5.39，t，t t dt，e (t) dt，28，分離流動模型，(宏觀流體)，29，實施例5.5液相二次反應(yīng)(k=2.410-3m3/mol/min)，Q0=0.5m3/min，cA0=1.6kmol/m3。該反應(yīng)器的停留時間分布與實施例5.3相同。嘗試計算反應(yīng)器出口a的轉(zhuǎn)化率，(1)分離流模型；(2)塞流模型。脈沖法，二次反應(yīng)。30，5.6.2多罐串聯(lián)模型，N罐串聯(lián)反應(yīng)器，活塞流反應(yīng)器，混合流反應(yīng)器。31，初始和邊界條件，多罐串聯(lián)反應(yīng)器的平均停留時間和方差(升壓法)，升壓法，32，P=1，5.42，P=2，5.43，33、5.47、5.48、5.50、34、圖5.18多罐系列模

7、型E()圖、35、5.6.3軸向擴(kuò)散模型、恒定流速、均勻徑向濃度、軸向擴(kuò)散遵循菲克定律、軸向擴(kuò)散模型假設(shè)、塞流模型、36、塞流混合流模型、5.52、37、5.54、38、(5.54)、分離變量、初始和邊界條件(降階法)，39，軸向擴(kuò)散模型，40，軸向擴(kuò)散模型E(q)和F(q)圖。例5.6，41，如果反應(yīng)器是由多釜串模型模擬的，試著找出模型參數(shù)；示例5.7如果軸向擴(kuò)散模型用于模擬，請嘗試找到模型參數(shù)。Q=40.2 cm3/min，m=4.95 g，VR=1735 cm3，反應(yīng)器出口示蹤劑濃度與時間的關(guān)系(脈沖法)，42、多釜串、軸向擴(kuò)散、43、5.7非理想反應(yīng)器的計算、分離流動模型、多釜串模型、

8、軸向擴(kuò)散模型、44，軸向擴(kuò)散模型計算方法，邊界條件，一級不可逆反應(yīng)，45，圖5.23/24使用軸向擴(kuò)散模型計算一級和二級反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。46，實施例5.8實驗室混合流反應(yīng)器中的等溫液相反應(yīng)。當(dāng)時空為43.02分鐘時，轉(zhuǎn)化率為85%。管式反應(yīng)器用于中試，停留時間分布與實施例5.6相同，溫度和操作空間時間與中試相同，試圖預(yù)測反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率。(1)多釜串模型；(2)軸向擴(kuò)散模型，3.50，(1)多罐串聯(lián)模型，動力學(xué)參數(shù)K估計，47，(2)軸向擴(kuò)散模型，(3)活塞流模型，48，5.8流動反應(yīng)器中流體的混合，宏觀流體，完全分離，部分分離，完全微觀混合，基本概念，1。宏觀混合：按設(shè)備規(guī)模混合，完全混合，活塞流，非理想流，2。微混合：微聚集體規(guī)模的混合、微流體、49、微混合對反應(yīng)速率的影響、宏觀流體、微觀流體、50、反應(yīng)/反應(yīng)器類型和微混合的影響、否、是、否、是、是、51，混合流反應(yīng)器中完全分離和完全微混合的轉(zhuǎn)化率比較?；旌铣潭葘D(zhuǎn)化率(二次反應(yīng))、返混程度、轉(zhuǎn)化率差的影響。53，混合時間和夜晚對不同返混程度的反應(yīng)器的影響，實施例5.9等溫反應(yīng)，CSTR反應(yīng)器和PFR反應(yīng)器串聯(lián)，時空為1分鐘，cA0=1kmol/m3，嘗試計算在初級反應(yīng)(k=1分鐘-1)和次級反應(yīng)(k=110-3