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1 第四章理想管式反应器 2 本章设置目的 以理想管式反应器为研究对象 讨论简单反应在PFR中的设计计算 介绍一些反应工程中特有的基本概念 主要内容 1 PFR特点及设计计算方法 2 空时 空速等基本概念 3 变容过程的计算 本章地位 基础 重点篇章 研究内容也是非理想流动管式反应器的设计计算的基础 3 理想流动 层流流动 湍流流动 管式反应器中的流动 4 1理想管式反应器 4 理想管式反应器的特点反应器各个截面上的反应参数不随时间变化 反应参数随位置变化 径向不存在浓度 温度变化 反应结果唯一地由化学反应动力学所确定 5 6 7 固定床反应器 满足平推流的基本假定 8 9 空速 空时的倒数 用SV表示单位 时间 1意义 单位时间 单位反应器体积所能处理进口物料的体积 10 停留时间反应物料从进入反应器时算起到离开反应器为止所经历的时间BR 物料停留时间相同 反应时间相同PFR 物料停留时间相同其他反应器 物料停留时间不同 平均停留时间 11 空时与停留时间恒容过程 空时 停留时间非恒容过程 空时 停留时间 12 13 基本方程的图解积分 xAf CA CA0 14 等温等容理想管式反应器中简单反应的结果 15 4 4变容过程 液相反应恒容气相反应反应前后分子数不变恒容反应前后分子数变化变容变容处理方法膨胀率 法膨胀因子 法 16 膨胀率 法 定义反应组分A全部转化后系统体积变化分率适用范围 物系体积随转化率呈线性关系 17 处理方法 变容过程 CA CA0 1 xA CA xA V 了解变容过程中CA的表示方式 反应器设计 18 19 20 用分压表示 21 膨胀率特点 包含了惰性组分 例 等温变容反应 A 2P 计算 情况1 原料中FA0 1 当xA0 0时 V0 1当xA 1时 V 2情况2 原料中FA0 0 5 惰性组分 0 5当xA0 0时 V0 0 5 A 0 5 惰性组分 1当xA 1时 V 1 P 0 5 惰性组分 1 5 22 膨胀因子 法 定义 原料A消耗1摩尔时 反应系统总物质量的变化反应 aA bB pP sS与进料中有无惰性物料无关 0 表示反应后分子数增加 0 表示反应后分子数减少 0 表示反应前后分子数不变 23 PFR进口总摩尔流率为 PFR某一位置上各组分摩尔流率为 24 总摩尔流率为 等压过程 膨胀因子和膨胀率的关系为 25 变分子数反应过程的反应器计算 PFR基本方程式 变容过程 反应速率表达式 26 等温
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