1、.,在第3 章中討論了兩種不同類型的流動(dòng)反應(yīng)器全混流反應(yīng)器和平推流反應(yīng)器。在相同的情況下，兩者的操作效果有很大的差別，究其原因是由于反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)狀況不同，即停留時(shí)間分布不同。前面處理連續(xù)釜式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)時(shí)使用全混流假定，處理管式反應(yīng)器問題時(shí)則使用了活塞流的假定；如果不符合這兩種假定，就需要建立另外的流動(dòng)模型。,第四章 反應(yīng)器中的混合及對(duì)反應(yīng)的影響,.,本章要解決的問題 (1)闡明流動(dòng)系統(tǒng)的停留時(shí)間分布的定量描述及其實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法； (2)建立非理想流動(dòng)模型； (3)在所建立模型的基礎(chǔ)上，說明該類反應(yīng)器的性能和設(shè)計(jì)計(jì)算； (4)介紹有關(guān)流動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)流體混合問題，闡明幾個(gè)基本概念。,.,

2、4.1 連續(xù)反應(yīng)器中物料混合狀態(tài)分析 4.2 停留時(shí)間分布 4.3 非理想流動(dòng)模型 4.4 混合程度及對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響 4.5 非理想流動(dòng)反應(yīng)器的計(jì)算,.,4.1 連續(xù)反應(yīng)器中物料混合狀態(tài)分析4.1.1 混合現(xiàn)象的分類,混合的作用：絕大部分化學(xué) 反應(yīng)是不同物質(zhì)分子之間的 一種化學(xué)作用，反應(yīng)進(jìn)行的 必要前提是參與反應(yīng)的物質(zhì) 首先要相互接觸，因而化學(xué) 反應(yīng)的進(jìn)行都要把反應(yīng)物料 達(dá)到充分混合。 混合的手段：攪拌。,.,1)按混合對(duì)象的年齡分類 可以把混合分成兩種： (1）同齡混合：相同年齡物料之間的混合。 (2）返混：不同年齡物料之間的混合。 A、造成返混的原因：循環(huán)流動(dòng)，攪拌，湍流，分子擴(kuò)散，催化

3、劑、填料阻擋等。 B、返混的結(jié)果（CA降低，CL增大） a、對(duì)正級(jí)數(shù)反應(yīng)：返混有害，使反應(yīng)速率下降。 b、對(duì)負(fù)級(jí)數(shù)反應(yīng)：返混有利，使反應(yīng)速率上升。 c、對(duì)自催化反應(yīng)：返混使產(chǎn)物濃度增加，反應(yīng)速率上升，返混有利。 d、對(duì)平行反應(yīng)：,.,若a1a2, 返混使反應(yīng)物濃度降低，主反應(yīng)選擇率下降。 若a1=a2, 返混對(duì)選擇率無影響 若a1a2, 返混使反應(yīng)物濃度降低，主反應(yīng)選擇率上升。,d、對(duì)連串反應(yīng)：,問題：充分?jǐn)嚢璧拈g歇反應(yīng)器是什么混合？為什么？,.,2）按混合發(fā)生的尺度大小分類 宏觀混合：設(shè)備尺度上的混合 微觀混合：物料微團(tuán)尺度上的混合,.,（1）微團(tuán)之間達(dá)到完全混合，呈分子均勻程度； （2）微

4、團(tuán)之間完全不相混合，例如固相加工反應(yīng)； （3）微團(tuán)之間介于均勻混合和不相混合之間，例如液液相反應(yīng)。 宏觀混合和微觀混合的取樣尺度是不同的，不能相提并論。,對(duì)于平推流反應(yīng)器和全混流反應(yīng)器，如果微團(tuán)間的混合達(dá)到完全混合，即呈分子均勻狀態(tài)，則可以按第三章中有關(guān)公式計(jì)算。,微觀混合是指微團(tuán)尺度上的混合，取樣尺度是微團(tuán)。微團(tuán)是指固體顆粒，液滴、氣泡或分子團(tuán)等尺度的物料聚集體。每個(gè)微團(tuán)是均勻的，微團(tuán)之間的混合狀態(tài)可以分為三種。,.,4.1.2 連續(xù)反應(yīng)過程的考察方法,1）以反應(yīng)器為對(duì)象的考察方法 在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的均相反應(yīng)過程，因有強(qiáng)烈的攪作 用使反應(yīng)器內(nèi)物料的溫度和濃度各處均勻，整個(gè)反應(yīng)器作為 考察對(duì)

5、象，進(jìn)行物料衡算，熱量衡算。 當(dāng)物料微觀混合為完全混合時(shí)，物料呈分子狀均勻分散 物料不存在微團(tuán)。對(duì)攪拌反應(yīng)器，物料以反應(yīng)器為邊界，對(duì) 于管式反應(yīng)器，物料以dVR為邊界，所研究的基準(zhǔn)分別為反 應(yīng)器容積VR和反應(yīng)器微元容積dVR。 目前可以進(jìn)行定量研究。,在連續(xù)攪拌反應(yīng)釜或管式反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，如果反應(yīng)物料的微觀混合程度不同，則考察方法即研究方法就不同。微觀混合有兩種極限狀態(tài)，完全混合和完全不混合，它們的研究方法完全不同。,.,2）以物料為對(duì)象的考察方法 在連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行固相加工反應(yīng)過程時(shí)，物料各微團(tuán)的溫度和濃度不相同，就應(yīng)采用以反應(yīng)物料為對(duì)象的考察方法，跟蹤物料的方法變的可能而且更為合理，此時(shí)

6、唯一需要知道的是物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布情況以及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。 當(dāng)物料微觀混合為完全不混合時(shí)，物料呈微團(tuán)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，物料的邊界為微團(tuán)的邊界，所以以微團(tuán)為研究基準(zhǔn)。結(jié)合物料的停留時(shí)間分布函數(shù)和動(dòng)力學(xué)方程可以有定量結(jié)果。 如果微觀混合介于中間狀態(tài)，則幾個(gè)微團(tuán)可以組成微元。此時(shí)，研究基準(zhǔn)為微元，目前只有定性的認(rèn)識(shí)，沒有定量結(jié)果。,.,綜上所述，考察對(duì)象都是物料，不同的是按照微觀混合的程度劃分考察的基準(zhǔn)（范圍）： 完全混合反應(yīng)容積VR或dVR 中間狀態(tài)微元（由微團(tuán)組成） 完全不混合微團(tuán),.,4.2 停留時(shí)間分布,（1）反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間越長、反應(yīng)時(shí)間越長、轉(zhuǎn)化率越高，反應(yīng)的進(jìn)行得越完全。,實(shí)際

7、反應(yīng)器設(shè)計(jì)存在的問題： 影響因素太多、無法準(zhǔn)確計(jì)算,解決方法：,分析：,.,要討論的問題：（1）流動(dòng)系統(tǒng)停留時(shí)間分布的定量描述 （2）停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法,（2）間歇系統(tǒng)，在任何時(shí)刻下反應(yīng)器內(nèi)所有物料在其中的停留時(shí)間都是一樣，不存在停留時(shí)間分布問題。 （3）對(duì)于流動(dòng)系統(tǒng)，由于流體是連續(xù)的，而流體分子的運(yùn)動(dòng)又是無序的，所有分子都遵循同一途徑向前移動(dòng)是不可能的，完全是一個(gè)隨機(jī)過程,存在停留時(shí)間分布問題。,.,在實(shí)際反應(yīng)器中： A、同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的物料由于 “工程因素”不可能同時(shí)離開反應(yīng)器。 B、同一時(shí)刻離開反應(yīng)器的物料中，在反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)歷的停留時(shí)間有長有短，形成一個(gè)分布，稱為停留時(shí)間分布。,由

8、于物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間分布完全是隨機(jī)的，因此可以根據(jù)概率分布的概念對(duì)物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間分布作定性的描述。,4.2.1 停留時(shí)間分布的定義,.,1）停留時(shí)間分布密度,定義：在穩(wěn)定連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)中，同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的N個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)中，其停留時(shí)間介于tt+dt質(zhì)點(diǎn)占總質(zhì)點(diǎn)的分率記作： 被稱為停留時(shí)間分布密度。 依此定義停留時(shí)間分布密度具有歸一化的性質(zhì)：,.,2）停留時(shí)間分布函數(shù),定義：在穩(wěn)定連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)中，同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的N個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)中，其停留時(shí)間小于t（或停留時(shí)間介于0-t之間）的質(zhì)點(diǎn)占總質(zhì)點(diǎn)的分率記作： 被稱為停留時(shí)間分布函數(shù)。,E(t)和F(t) 之間有何區(qū)別與聯(lián)系？,問題,.,.,如果停

9、留時(shí)間的單位為秒，那么F(180)=0.9的物理意義是什么？,問題,E(t)和F(t) 之間聯(lián)系,.,E(t),F(t),面積=？,1.0,E(t1),F(t1),斜率=？,t1,t,t1,t,面積=？,問題,停留時(shí)間小于t1質(zhì)點(diǎn)的分率是多少？停留時(shí)間大于t1質(zhì)點(diǎn)的分率是多少？,.,4.2.2 停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 存在問題：在同一時(shí)刻離開反應(yīng)器的物料中物料質(zhì)點(diǎn)的性質(zhì)相同，所以不能夠測(cè)到物料質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間分布。 解決方法：要采用應(yīng)答技術(shù)才能測(cè)定物料質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間分布。 1）應(yīng)答技術(shù) 用一定的方法在反應(yīng)器進(jìn)口處加入示蹤劑，然后在出口處檢測(cè)示蹤劑，以獲得示蹤劑在反應(yīng)器中停留時(shí)間分布規(guī)律的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

10、。,.,示蹤劑的選擇：,（1）不與主流體發(fā)生反應(yīng)； （2）示蹤劑濃度與要檢測(cè)的物理量的關(guān)系應(yīng)有較寬的線性范圍； （3）用于多相系統(tǒng)的示蹤劑不發(fā)生從一相轉(zhuǎn)移到另一相的情況； （4）示蹤劑本身易于和主流體溶為(或混為)一體； （5）示蹤劑濃度很低時(shí)也能夠容易進(jìn)行檢測(cè)； （6）示蹤劑應(yīng)具有或易于轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或光信號(hào)的特點(diǎn)。,遇到問題：示蹤劑如何選擇？如何加入？,.,2）脈沖示蹤法,（1）實(shí)驗(yàn)方法： A、調(diào)節(jié)主物料以穩(wěn)定的流率V通過反應(yīng)體積VR B、在某個(gè)瞬時(shí)（t=0），用極短的時(shí)間，向進(jìn)料中注入濃度為C0的示蹤物。 C、 注入同時(shí)在出口處測(cè)定示蹤物濃度C隨時(shí)間t的變化關(guān)系。,示蹤劑的加入方法一,.,

11、（2）測(cè)定結(jié)果 對(duì)實(shí)驗(yàn)過程示蹤物進(jìn)行物料衡算,V/M為定值，測(cè)得的結(jié)果是E(t)。因此脈沖法測(cè)得的停留時(shí)間分布代表了物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布密度。,實(shí)驗(yàn) 結(jié)果,.,3）階躍示蹤法,（1）實(shí)驗(yàn)方法： A、調(diào)節(jié)主物料以穩(wěn)定的流率V通過反應(yīng)體積VR B、在進(jìn)口處，從某瞬時(shí)（t=0）開始，連續(xù)加入示蹤物。 C、注入同時(shí)在出口處測(cè)定示蹤物濃度C隨時(shí)間t的變化關(guān)系。,示蹤劑的加入方法二,.,（2）測(cè)定結(jié)果 對(duì)實(shí)驗(yàn)過程示蹤物進(jìn)行物料衡算,階躍法測(cè)得的停留時(shí)間分布代表了物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布函數(shù)。,實(shí)驗(yàn) 結(jié)果,.,4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,.,.,（5)說明 A、t相等，稱為等時(shí)間距實(shí)驗(yàn)； B、t不相等，稱

12、為離散型實(shí)驗(yàn)； C、E(t)是瞬時(shí)值，單位S-1。F(t)無單位，是時(shí)間的積累值,.,兩種實(shí)驗(yàn)方法的比較,.,4.2.3 停留時(shí)間分布的數(shù)字特征 數(shù)字特征的概念：隨機(jī)變量是按一定的分布規(guī)律來取值，有時(shí)并不需要了解這個(gè)規(guī)律的全貌，而只需要知道它的某個(gè)側(cè)面，這時(shí)、往往可以用一個(gè)或幾個(gè)數(shù)字來描述這個(gè)側(cè)面，這種數(shù)字按分布而定，它部分的代表分布的性態(tài)，稱這種數(shù)字為隨機(jī)變量的數(shù)字特征。 存在的問題：采用應(yīng)答技術(shù)可以獲得停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)曲線。這種曲線由物料的流動(dòng)狀況決定，有很大的隨機(jī)性，很難用函數(shù)的形式加以比較。 解決方法：采用數(shù)字特征來表征這些實(shí)驗(yàn)曲線，并加以比較。其中，最重要的數(shù)字特征為“數(shù)學(xué)期望”和

13、“方差”。,1組：100 70 60 50 20 2組： 62 61 60 59 58,平均成績(jī)？區(qū)別？,.,（）物料平均停留時(shí)間tm：是整個(gè)物料在設(shè)備內(nèi)的平均停留時(shí)間。 設(shè)進(jìn)入反應(yīng)器的物料流量為V，則在反應(yīng)器中任取一微元體積dVR,對(duì)于任何流型，均有,積分,該式是tm的普遍式。 當(dāng)為等容過程，V=V0, 則上式變?yōu)?（1）數(shù)學(xué)期望,：是物料停留時(shí)間t的平均值。,1）數(shù)學(xué)期望,.,對(duì)于等容過程,通過實(shí)驗(yàn)確定,，就可求出,或,對(duì)于離散型測(cè)定值,.,.,2）方差 （1）定義：方差也稱離散度，是用來度量隨機(jī)變量與其均值的偏離程度，是E(t)對(duì)數(shù)學(xué)期望的二階矩，其定義為：,可見方差是物料質(zhì)點(diǎn)停留時(shí)間t

14、和,的偏離程度。,度量隨機(jī)變量分散程度的方法有兩種： A、離差：隨機(jī)變量與平均值的差值的平均值。 B、方差：隨機(jī)變量與平均值的差值的平方的平均值。 取平方的目的是避免正負(fù)偏差相互抵消，因?yàn)椴徽撌钦钸€是負(fù)偏差同樣都認(rèn)為是分散程度大。,1組：80 70 60 50 40 2組：62 61 60 59 58,離差？方差？,.,.,（1）平均對(duì)比停留時(shí)間,（2）,（3）,3）對(duì)比時(shí)間 為了方便起見，常用對(duì)比時(shí)間作為變量。 對(duì)比時(shí)間的定義為,.,（4）用表示的方差：,.,平推流：,全混流：,實(shí)際流型：,.,1、數(shù)學(xué)期望,2、方差,統(tǒng)計(jì)特征值,所有微團(tuán)停留時(shí)間的“加權(quán)平均值”,統(tǒng)計(jì)平均值,離散度,各個(gè)

15、物料微團(tuán)停留時(shí)間與平均停時(shí)間的差的平方的加權(quán)平均值。,整體符 號(hào)不參 與運(yùn)算,.,討論1、數(shù)學(xué)期望與平均停留時(shí)間的聯(lián)系與區(qū)別,（1） 兩者在意義上不同：,整個(gè)物料在設(shè)備內(nèi)的平均停留時(shí)間。,各個(gè)物料微團(tuán)的平均停留時(shí)間。,考察對(duì)象的范圍不同,（總體平均值）,（統(tǒng)計(jì)平均值）,.,（2） 兩者在數(shù)值上相等，即,因?yàn)榱餍椭桓淖兾锪狭Ｗ拥耐Ａ魰r(shí)間分布， 不改變平均停留時(shí)間：,不管設(shè)備內(nèi)流型怎樣，也不管個(gè)別粒子的停留 時(shí)間如何，只要物料體積流量V和反應(yīng)器體積 VR的比值相同。,.,1、停留時(shí)間分布實(shí)驗(yàn)測(cè)定的兩種方法,階躍法直接測(cè)定分布函數(shù),脈沖法直接測(cè)定分布密度,2、停留時(shí)間分布的數(shù)字特征,數(shù)學(xué)期望平均停留

16、時(shí)間,方 差停留時(shí)間離散程度,.,3、用對(duì)比時(shí)間表示的停留時(shí)間分布,對(duì)比時(shí)間,分布函數(shù),分布密度,方 差,.,思考題,.,.,.,.,4.2.4 理想流型的停留時(shí)間分布,1)平推流 物料質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間相同，當(dāng)為等容過程時(shí) ，物料質(zhì)點(diǎn)的停留時(shí)間等于整個(gè)物料的平均停留時(shí)間：t = tm 。,問題,理想流型的停留時(shí)間分布如何得出？,解決方法,邏輯推理、計(jì)算得出，不用實(shí)驗(yàn),分析,.,(1）平推流的停留時(shí)間分布函數(shù)：,實(shí)驗(yàn)方法？,分 析,結(jié)果,.,(2）平推流的停留時(shí)間分布密度：,實(shí)驗(yàn)方法？,為什么？,分 析,結(jié)果,.,(3）平推流的停留時(shí)間分布函數(shù)和分布密度的特點(diǎn)：,A、圖形特點(diǎn)：注入曲線和應(yīng)答曲線的

17、形狀完全相同，但應(yīng)答曲線滯后tm時(shí)間。,.,.,2）全混流 （1）全混流的停留時(shí)間分布函數(shù)：,實(shí)驗(yàn)方法？,分 析,曲線方程？,.,（2）全混流的停留時(shí)間分布密度：,實(shí)驗(yàn)方法？,分 析,曲線方程？,.,（3）全混流反應(yīng)器中F(t)與E(t)的計(jì)算,進(jìn)入量：VC0dt,離開量：VCdt,積累量：VRdC,分析,A、 F(t)：物料衡算 范圍：反應(yīng)器 對(duì)象：示蹤物 基準(zhǔn)：dt 物料衡算方程：進(jìn)入量-離開量=積累量,方法,.,.,B、 E(t),分析,如何求？,方法,.,（4）全混流的停留時(shí)間分布函數(shù)和分布密度的特點(diǎn)：,.,.,.3.1 數(shù)學(xué)模型方法 數(shù)學(xué)模型方法是化學(xué)反應(yīng)工程的基本研究方法，由四部份

18、組成：,4.3 非理想流動(dòng)模型,.,1) 簡(jiǎn)化模型：將真實(shí)過程加以抽象簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)化模型。例如, 平推流，全混流，均勻表面吸附理論，雙膜論、縮芯模型。,數(shù)學(xué)模擬的基本要求,)簡(jiǎn)化模型的等效性：某一真實(shí)過程可以用多個(gè)簡(jiǎn)化模型來描述，但簡(jiǎn)化模型必須等效于真實(shí)過程，不能失真。,3)數(shù)學(xué)處理方法力求簡(jiǎn)單：便于應(yīng)用。例如雙膜論所采用的方法比滲透論的數(shù)學(xué)方法簡(jiǎn)單，所以直到現(xiàn)在，人們?nèi)匀徊捎秒p膜論來研究氣液反應(yīng)。,4)模型參數(shù)要少：模型參數(shù)是簡(jiǎn)化模型偏離真實(shí)過程的歸并結(jié)果，都要通過實(shí)驗(yàn)確定，所以模型參數(shù)越少越好，而且要便于測(cè)定。,.,.3.2軸向混合模型,1）模型要點(diǎn) （）垂直于流動(dòng)方向的每一個(gè)截面上，物料濃度

19、均勻； （）沿流動(dòng)方向，具有相同的流體速度和擴(kuò)散系數(shù)； （）物料濃度沿流動(dòng)方向連續(xù)變化； （）模型參數(shù)z。 軸向混合模型適用于管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器等。,.,V0,V0,軸向流動(dòng),彌散傳質(zhì),輸入,輸出,積累,單位面積：,EZ彌散系數(shù),建立數(shù)學(xué)模型,.,(4-40),通常將（4-40）寫成無因次形式,.,（4-41）,.,Pe 稱為 Peclet（皮克萊）準(zhǔn)數(shù)，亦稱為 軸向混合模型參數(shù)，其物理意義為：,討論：,活塞流：,全混流：, 根據(jù) Pe 值判斷流動(dòng)類型,.,方程的邊界條件較為復(fù)雜，和反應(yīng)器進(jìn)出口處物料流動(dòng)狀況以及示蹤劑加入方法有關(guān)，只有個(gè)別情況下方程才有解析解。,3）模型方程的解 采用階躍

20、法輸入示蹤劑：,方程的解為,式中erf為誤差函數(shù)，其定義為,.,以Pe為參數(shù)，F(xiàn)()和，E()和的關(guān)系如圖所示。,圖中Pe表示沒有軸向擴(kuò)散，即為平推流；當(dāng)Pe時(shí)，表示軸向擴(kuò)散達(dá)到極限，即為全混流。,分析,.,4）數(shù)學(xué)期望和方差,對(duì)于實(shí)際反應(yīng)器，求取模型參數(shù)的方法如下。 （）實(shí)驗(yàn)測(cè)定F(t)或 E(t)； （）計(jì)算,(）計(jì)算,(）計(jì)算,當(dāng)返混較小時(shí)：,.,（1）,（2）,（3）,（4）,軸向混合模型小結(jié),其中：,.,.3.3 多級(jí)串聯(lián)全混流模型 1） 定義 多級(jí)串聯(lián)全混流模型是用m個(gè)等體積串聯(lián)的全混流模型來模擬實(shí)際反應(yīng)器中的流動(dòng)狀況。 (1）模型要點(diǎn),(2）模型參數(shù)m 確定模型參數(shù)m，即可對(duì)實(shí)際

21、反應(yīng)器按多級(jí)串聯(lián)全混流反應(yīng)器進(jìn)行計(jì)算。,.,2) 物料衡算 模型方程的建立 階躍注入法 對(duì)第i個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行示蹤物的物料衡算 B進(jìn)入量B離開量B積累量,.,對(duì)上式積分得：,3) 方差 與m的關(guān)系,.,.,.,以m為參數(shù)，作F（）、E（）圖 當(dāng)m1時(shí)，為全混流；當(dāng)m時(shí)，為平推流。,.,對(duì)于實(shí)際反應(yīng)器，求取m的方法如下。 （1）實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際反應(yīng)器的F(t)或 E(t)； （）計(jì)算,模型參數(shù)m求取,（）計(jì)算,（）計(jì)算m,求出m后，即可按m級(jí)串聯(lián)全混流模型對(duì)實(shí)際反應(yīng)器進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。,.,(1)理想管式反應(yīng)器（如移動(dòng)床）中進(jìn)行固相加工反應(yīng)時(shí)，由于每個(gè)固體顆粒在反應(yīng)器中的停留時(shí)間是相等的，因此反應(yīng)的總結(jié)果（

22、平均濃度和平均轉(zhuǎn)化率）就等于每個(gè)顆粒的反應(yīng)結(jié)果，且完全由化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性決定。 (2) 連續(xù)釜式反應(yīng)器中進(jìn)行固相加工反應(yīng)時(shí)，由于返混，使得進(jìn)人反應(yīng)器的固體顆粒在反應(yīng)器中停留時(shí)間不均勻，形成一定的分布。這樣每個(gè)顆粒的反應(yīng)結(jié)果各不相同，反應(yīng)總結(jié)果當(dāng)然受停留時(shí)間分布的影響。,在一個(gè)連續(xù)過程中，某個(gè)變量的不均勻性是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象。除了上述的停留時(shí)間具有不均勻性，即有一定的分布外，還有速度分布、溫度分布和濃度分布等，作為工程人員應(yīng)能正確判斷這種變量的不均勻性在什么情況下是有利的，在什么條件下是不利的，這樣便能采取適當(dāng)措施去發(fā)展或力圖消除這種不均勻性。,4.4.1 停留時(shí)間分布對(duì)固相加工反應(yīng)結(jié)

23、果的影響,4.4 混合程度對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響,.,1） 滴際混合和微團(tuán)間混合狀態(tài)只有在返混存在的情況下，才會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生影響；,2）對(duì)于一級(jí)反應(yīng)而言，滴際混合的程度對(duì)反應(yīng)速率毫無影響；級(jí)數(shù)大于一級(jí)，滴際混合對(duì)反應(yīng)速率不利；反之，級(jí)數(shù)小于一級(jí)則有利；而且級(jí)數(shù)偏離一級(jí)愈遠(yuǎn)，其影響愈大。,3）反應(yīng)轉(zhuǎn)化率愈高，它的影響程度也愈大。,4.4.2 微觀混合及對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響,.,物料的流動(dòng)狀況介于平推流和全混流之間，為非理想流動(dòng)。實(shí)際反應(yīng)器的計(jì)算過程如下。,4.5 非理想流動(dòng)反應(yīng)器的計(jì)算,.,4.5.1 軸向混合反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率,.,解得：,以Pe準(zhǔn)數(shù)為參變數(shù)，（ 1XA ）ktm關(guān)系標(biāo)繪如圖（415）。,對(duì)于二級(jí)反應(yīng)，則方程沒有解析解，需用數(shù)值解。（1XA）kCA0tm 關(guān)系如圖（416）。通過實(shí)驗(yàn)確定Pe后，利用該圖可以查到反應(yīng)結(jié)果。,.,4.5.2 多級(jí)串聯(lián)全混流模型反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率