釜式反应器讲解学习

1、釜式反应器：n变温间歇釜式反应器的计算。变温间歇釜式反应器的计算。 ：n串联釜式反应器最佳体积的求取方法。串联釜式反应器最佳体积的求取方法。 n连续釜式反应器的多定态分析与计算。连续釜式反应器的多定态分析与计算。 n产生多定态点的原因，着火点与熄火点的概念。产生多定态点的原因，着火点与熄火点的概念。 反应器设计的基本内容：反应器设计的基本内容：n选择合适的反应器类型选择合适的反应器类型n确定最佳操作条件确定最佳操作条件n计算完成规定的生产任务所需的反应器体积（尺寸）计算完成规定的生产任务所需的反应器体积（尺寸） 最终的目标是经济效益最大最终的目标是经济效益最大( (实际上不应该仅仅实际上不应该

2、仅仅针对反应系统，应该包括整个过程针对反应系统，应该包括整个过程) )累积热量单位时间的反应热单位时间输出热量单位时间输入热量单位时间累积的动量单位时间消耗的动量单位时间输出的动量单位时间输入的动量单位时间动量衡算描述压力的变化情况动量衡算描述压力的变化情况能量衡算描述温度的变化规律能量衡算描述温度的变化规律物料衡算描述浓度的变化规律物料衡算描述浓度的变化规律累积速率关键组分转化速率关键组分输出速率关键组分输入速率关键组分累积速率产物组分输出速率产物组分生成速率关键组分输入速率产物组分n首先要选择控制体首先要选择控制体n如果反应器内各处浓度均一，衡算的控制体选择整如果反应器内各处浓度均一，衡算

3、的控制体选择整个反应器。个反应器。n如果反应区内存在两个或两个以上相态，反应体积如果反应区内存在两个或两个以上相态，反应体积内各点的反应物料组成未必相同，这时只能选择微内各点的反应物料组成未必相同，这时只能选择微元体积作为控制体。元体积作为控制体。1.对于复杂反应，方程数大大增多对于复杂反应，方程数大大增多 分批装、卸；分批装、卸；适用于不同品种和规格的产品的生产，广泛用于适用于不同品种和规格的产品的生产，广泛用于医药、试剂、助剂等生产；医药、试剂、助剂等生产；整个操作时间整个操作时间=反应时间反应时间+辅助时间（装料辅助时间（装料+卸料卸料+清洗）；清洗）；（每批）（每批） 计算经验估计。计

4、算经验估计。 （A 关键组分）关键组分）（总是成立的）（总是成立的）（单一反应）（复杂反应）RBA)X(nnAAA10kf(C)dtdnVdtdCrAAA1),2, 1( 1irMjjiji对反应对反应则：则：因为整个反应器中浓度均一，将整个反应器作为控制体，那因为整个反应器中浓度均一，将整个反应器作为控制体，那么根据物料衡算方程，有么根据物料衡算方程，有0)(0)(0dtdXnVdtdnVAArAArA初值条件为：初值条件为：t=0, XA =0 ；t=t，XA=XAf该式可用于均相、多相，等温或非等温过程。该式可用于均相、多相，等温或非等温过程。对于间歇反应器，由于对于间歇反应器，由于dV

5、=0，若为均相，若为均相AfAfXArAAXArAAVdXntVdXnt0000)( )(或00ArACVn0t1)( t00000AAAfAfCCAAAAAXAAAXAAArdCXCC rdXCtdXC ）则（由或积分上式，得积分上式，得则则此时，对于单一反应，式此时，对于单一反应，式（1）也可写成：也可写成：（1）（2）对于可逆放热反应，是上面的结论仍然正确吗？对于可逆放热反应，是上面的结论仍然正确吗？A-Xkt11ln1 1 时AAAkCr)(AAA)X(kCr1010101011111AAfXAAA)kC()X()X(dXkCtAf设反应速率方程为设反应速率方程为（不可逆反应），则（不

6、可逆反应），则在等温下有：在等温下有：当温度当温度T时，反应速率常数时，反应速率常数k，导致达到规定转化率所用的反导致达到规定转化率所用的反应时间应时间t。实际的反应器体积为：实际的反应器体积为： f 装填系数装填系数 ，一般取，一般取0.40.85对于沸腾或易发泡液体物料对于沸腾或易发泡液体物料 f = 0.40.6 对于一般流体对于一般流体 f = 0.70.85n=1，t与 CAO无关nt与 rA 有关与 Vr无关nVr与Q0（单位时间内处理的反应物料的体积）有关，有 fVVr)(00ttQVr对于一定的化学反应和反应器，当反应时间对于一定的化学反应和反应器，当反应时间t时，时， nR(

7、总产量总产量)，但，但 nR/tT (按单位操作时间计算的产按单位操作时间计算的产品产量品产量)不总是增加的，存在最优值。如果将目标不总是增加的，存在最优值。如果将目标函数定义为：函数定义为： 0Tttt0ttCVFRrR00ttCdtdCdtdFRRR对于间歇釜式反应器，总反应时间可以表示为：对于间歇釜式反应器，总反应时间可以表示为：那么通过求解那么通过求解:若以生产费用最低为目标，并设单位时间内反应操作若以生产费用最低为目标，并设单位时间内反应操作费用为费用为a，辅助操作费用为，辅助操作费用为a0，而固定费用为，而固定费用为af，则，则单位质量产品的总费用为单位质量产品的总费用为a/ )a

8、ta (tCdtdCf00RRRrfTCVataatA000dtdAT令令则得则得一、平行反应一、平行反应在等温间歇反应器中，设进行的反应为一平行反应：在等温间歇反应器中，设进行的反应为一平行反应：AP rP=k1CA P为目的产物AQ rQ=k2CA0002121dtdnCkVdtdnCkVdtdn)Ck(kVQArpArAAr根据物料衡算可以得到：根据物料衡算可以得到：（反应体系只有两个独（反应体系只有两个独立反应，当然只要两个立反应，当然只要两个方程就够了）。方程就够了）。设初值条件为：设初值条件为：t=0 时，时，CA=CA0，CP=0，CQ=0，则方，则方程的解为程的解为0dtdCC

9、k0dtdCCk0dtdC)Ck(kQA2pA1AA21)-X(kktCCkktAAA11ln1 ln121021或对于均相，恒容过程方对于均相，恒容过程方程进一步变为：程进一步变为：反应物系的组成随时间的变化关系如反应物系的组成随时间的变化关系如图图33所示，所示，由图可见，由图可见，t ，CA，而，而CP、CQ21QPkkCC)tk(kCCAA210exp)tk(k-kkCkCAp212101exp1)tk(k-kkCkCAQ212102exp1进一步：进一步：由于产物由于产物P是目的产物，希望是目的产物，希望k1k2。而且而且（由于两个反应均是一级）（由于两个反应均是一级）例. 在等温间

10、歇釜式反应器中进行下列液相反应反应开始时A和B的浓度均为2kmol/m3，目的产物为P，试计算反应时间为3h时A的转化率和P的收率。解：由题知3232/()20.5/()PAQAABPc kmolmhAQc kmolmh22222 0.52ApQAAAAcccc 将速率表达式代入等温间歇反应器的设计方程式可有0000002()()2211122AfAAAAAAAAXcAAAcAAccAAccAAAAcAcAAdXdctcdcdcccccdccc上式积分结果为00(2)1ln2(2)AAAAcctcc将t=3h、cA0=2kmol/m3代入上式，可求组分A的浓度 因此，A的转化率为 2(2)13

11、ln24AAcc332.482 10/Ackmol m322.482 100.998899.88%2AX2222AAAAAAdcccccdt 上两式相除可得分离变量进行积分得112AApdccdc 下面求P的收率由题给的速率方程可知2ppAdcrcdtP的收率为011.38380.691969.19%2PpAcYc331 2/22ln1.3838/1 2.482 10/2pckmol m代入数据得000121/22ln1/2PAAccAPcAApAdcdccccc 若若t =0时，时，CA=CA0，Cp=0，CQ=0，积分得积分得:p2A1PA1AkkCkCkdtdCCkdtdCQPA21pA

12、0AQ21tktk210A1pA1A0A1tk0AAC)C-(CC)k(k )e-(ek-kCkCX-11lnk1CClnk1 t eCC121或一级不可逆连串反应一级不可逆连串反应 物料衡算方程：物料衡算方程：图3.4 连串反应的组分浓度 2121lnkk)kk(topt令dCp/dt =0可得最优反应时间 topt：)(21max,122)(kkkpkkCn以上结论是针对两个一级反应而言的，但也适用于以上结论是针对两个一级反应而言的，但也适用于多个反应；多个反应；n对于非一级反应，可按上边的方法同样处理，只是对于非一级反应，可按上边的方法同样处理，只是大多数情况都很难获得解析解，需用数值解

13、法。大多数情况都很难获得解析解，需用数值解法。 思考题：思考题：k1k2时，上面各式均变成了不定式，这种情况下应时，上面各式均变成了不定式，这种情况下应如何来确定反应时间与如何来确定反应时间与P和和Q的浓度间的关系的浓度间的关系?中间中间产物产物P的浓度变化曲线是否还存在极大点的浓度变化曲线是否还存在极大点? CP=k1CA0te-k1t间歇釜式反应器：各参数随时间变化，一次装卸料；间歇釜式反应器：各参数随时间变化，一次装卸料；连续釜式反应器：基本在定态下操作，有进有出。连续釜式反应器：基本在定态下操作，有进有出。一、连续釜式反应器的特点：一、连续釜式反应器的特点：反应器的参数不随时间变化反应

14、器的参数不随时间变化;不存在时间自变量，也没有空间自变量不存在时间自变量，也没有空间自变量;多用于液相反应，恒容操作多用于液相反应，恒容操作;出口处的出口处的C, T= 反应器内的反应器内的C, T 。对于恒容过程，有对于恒容过程，有 ： )(VCQCQArA0A00AfA0AA0XCCC)()C(CQVAAA00r)-X(CCAAA10Q0m3/sCAkmol/m3根据物料衡算方程：根据物料衡算方程：注意对于单一反应注意对于单一反应 (-A)rA最后得到连续釜式反应器设计方程为最后得到连续釜式反应器设计方程为 ：即即由此得到由此得到 ：)(XCQVAAAr00几何意义几何意义Q0n反应器内反

15、应器内C、T 恒定，不随时间变化，也不随恒定，不随时间变化，也不随位置变化。所以其内的位置变化。所以其内的A 在各点处相同，也在各点处相同，也不随时间变化不随时间变化 等速反应器。等速反应器。n当同时进行多个反应时，只要进出口组成和当同时进行多个反应时，只要进出口组成和Q0已知，就可以针对一个组分求出反应体积已知，就可以针对一个组分求出反应体积Vr（如上式所示）（如上式所示）。n，生产能力，生产能力（比较时（比较时QO应在相同的应在相同的T， P 下求得，即在同下求得，即在同一基准下进行比较。一基准下进行比较。) ；生产能力生产能力；ndV=0的过程的过程= t，即物料在反应器内的停留时间等于

16、空时。，即物料在反应器内的停留时间等于空时。2. 空速单位反应体积、单位时间内所处理的物料量，可表示为空速单位反应体积、单位时间内所处理的物料量，可表示为空时的倒数，即空时的倒数，即1ss)smm(QV330r1. 空时衡量生产能力（只针对连续反应器而言），其定义为：空时衡量生产能力（只针对连续反应器而言），其定义为：s时，生产能力时，生产能力。为了便于比较，通常采用为了便于比较，通常采用“标准情况下的体积流标准情况下的体积流量量”。对于有固体催化剂参与的反应，对于有固体催化剂参与的反应， 用催化剂空速（往用催化剂空速（往往以催化剂质量或体积衡量）。往以催化剂质量或体积衡量）。几种不同的空速：

17、几种不同的空速： 质量空速（质量空速（m3/g-cat）、体积空速（）、体积空速（m3/ m3 cat） 液空速（液空速（m3液体原料/g-cat、 m3液体原料/ m3 cat ） 碳空速、烃空速等碳空速、烃空速等从图中看出，对于正常动力学，多釜串联有利；对于反常动力学，则使用单釜有利，如使用多釜，采用并联的方式。)(-)-X(XCQ)(-)-C(CQVAAAAAAAr01001001)(-)-X(XCQ)(-)-C(CQVAAAfAAAAr00000问题的提出：实际生产中，常常遇到使用多个釜式反应问题的提出：实际生产中，常常遇到使用多个釜式反应器的问题。那如何将这些反应器联接起来使用呢？器

18、的问题。那如何将这些反应器联接起来使用呢？一、 概述 设计方程为：设计方程为：)(-)-X(XCQ)(-)-C(CQVAAAfAAAAr100102对第一釜有：对第一釜有：对第二釜有：对第二釜有：图图3-5 连续釜式反应器体积的几何图示连续釜式反应器体积的几何图示 通常可以采取通常可以采取1=2，这时整个反应系统最优。这时整个反应系统最优。即要即要这时有这时有 ：2211OrOrQVQVAfAfAfXXX21现在针对现在针对1级不可逆反应进行计算（针对其他级数反应的计算级不可逆反应进行计算（针对其他级数反应的计算方法相同），动力学方程为：方法相同），动力学方程为：rA=kCA=kCA0(1 -

19、 XA)假设假设N个串联的釜式反应器如图个串联的釜式反应器如图 所示。可以通过对每个釜进行所示。可以通过对每个釜进行物料衡算，得到系统的计算方程。物料衡算，得到系统的计算方程。图图3-7 串联的釜式反应器串联的釜式反应器假定每个釜的体积相同，即假定每个釜的体积相同，即Vr1=Vr2=，那么每一个釜，那么每一个釜的空时相同的空时相同1=2=，如果反应器中的温度，如果反应器中的温度T相同相同（保证（保证k 一样），针对第一样），针对第p个釜进行物料衡算，有个釜进行物料衡算，有k-X-XApAp- 1111)-Xk()-X(XQVApAp-Aprp110N个ANAN-AAAAkkk-X-X-X-X-

20、X-X 11111111112110整理后得到整理后得到p=1，2， Np=1，2， N其中，其中， =Vn/Q0 。将每一个釜的衡算方程相乘，得到将每一个釜的衡算方程相乘，得到总的反应体积为：总的反应体积为：N)111k (XANN总11111-Xk/NANNANk(X)111NQVVNi-rir01即即或或最后有最后有整个系统的空时为整个系统的空时为对于非一级反应，没有解析解，需要进行逐釜计算。根据已知条对于非一级反应，没有解析解，需要进行逐釜计算。根据已知条件，可以将逐釜计算过程分成如下两种。件，可以将逐釜计算过程分成如下两种。（1 1） 每一个单釜的体积每一个单釜的体积V r i已知已

21、知此时每个釜的空时此时每个釜的空时已知已知 ，X A N或或C A N（逐一的计算），直至求（逐一的计算），直至求出到达出到达XAN 所需的釜数所需的釜数N N。（2 2） 釜数釜数N N已知已知需要先假设空时需要先假设空时，按（，按（1 1）的方法逐釜计算）的方法逐釜计算 求出第求出第N N个釜出口的个釜出口的转化率，并与要求的转化率转化率，并与要求的转化率X XANAN对比，如果不一致需要重新假设对比，如果不一致需要重新假设空时空时，重复进行计算，直到两者吻合为止。，重复进行计算，直到两者吻合为止。也可采用作图法来求解，但首先要在二维坐标中绘出转化率与反也可采用作图法来求解，但首先要在二维

22、坐标中绘出转化率与反应速率的关系曲线，然后利用下面的公式逐釜作折线。应速率的关系曲线，然后利用下面的公式逐釜作折线。 100Ap-pAAppAApAXC-XC)(X图图3.8 作图法确定串联釜式反应器各釜的出口转化率作图法确定串联釜式反应器各釜的出口转化率 将上式分别对将上式分别对X A p(p=1，2，N-1)求导得求导得 )(-XX)(-XX)(-XXCQ VVVANAN-ANAAAAAAArNrr1212101001ApApAp-ApApApAAprX)(-)-X(X)(-)(-CQXV1111100ApApAp-ApApApX)(-)-X(X)(-)(-11-111优化的目标函数为优化

23、的目标函数为令令Vr /XAP=0，得：得：min)(irrVV1从小釜从小釜大釜排列最优；大釜排列最优；01从大釜从大釜小釜排列最优小釜排列最优=1釜体积相等时最优釜体积相等时最优=0rA与CA无关无关,多釜串联没有必要多釜串联没有必要 （Yaf）串 （Yaf）连 设在釜式反应器中进行平行反应：设在釜式反应器中进行平行反应：A+BP rp=k1CA 1CB 1 A+BQ rQ=k2CA 2CB 2 假设假设P为目的产物，则瞬时选择性为为目的产物，则瞬时选择性为12122211111221111BABABABACCkkCCkCCkCCkS反应组分反应组分A和和B的浓度的浓度CA、CB，以及温度

24、以及温度T均对选择性均对选择性S有影响。有影响。可以根据可以根据 2 1、 2 1和和 E2E1 的相对大小，选择适当的反的相对大小，选择适当的反应组分浓度和温度，来提高反应的选择性应组分浓度和温度，来提高反应的选择性S。（1）若1 2 、 1 2，此时A、B的浓度越高，选择性越大。属于XA时，S的情形。 结论：间歇釜优于多釜串联（如果体积不等，从小到大排列）优于单釜连续操作。这是因为间歇釜中CA 和CB高于多釜串联高于单釜连续操作，因此有利于反应选择性提高。 (2) 若1 2 、 1 2 、 1 2，此时CA ， CB ，选择性越大。 结论：可选择A 一次性加入， B流加。 高高ABCA高、

25、CB低另外，要得到较高的生产强度，反应过程需要在较高的另外，要得到较高的生产强度，反应过程需要在较高的温度下进行。当温度下进行。当E2E1时，虽然温度低有利于选择性的提高，但时，虽然温度低有利于选择性的提高，但应尽可能使反应在较高的温度下进行，实际上存在一应尽可能使反应在较高的温度下进行，实际上存在一个最佳温度值。个最佳温度值。n对于连续釜式反应器，在此温度下操作可使目的产物对于连续釜式反应器，在此温度下操作可使目的产物的产量最大；的产量最大；n间歇釜式反应器则存在最佳温度程序，对于不同反应间歇釜式反应器则存在最佳温度程序，对于不同反应时间，应保持不同的操作温度。时间，应保持不同的操作温度。在

26、等温间歇反应器中，可以得到最佳反应时间在等温间歇反应器中，可以得到最佳反应时间 和目的产物和目的产物P P的最佳收率：的最佳收率：QPA21kk kk .e)Y ktkk )kk()Y kk)kk(tPoptkkkPopt)(36801(1)(ln21max12121max2121122假设如下的连串反应均为一级，假设如下的连串反应均为一级，P P为目的产物为目的产物 kkkCCYApp211011在连续釜式反应器进行上述连串反应，最佳空时（不是在连续釜式反应器进行上述连串反应，最佳空时（不是反应时间）和最佳收率又怎样呢？首先根据物料衡算反应时间）和最佳收率又怎样呢？首先根据物料衡算式，有式，

27、有kkCkkCkCC-kCkCC-kCk)-(CQVkCCdVCk-CCQVAAppAppAprAAAAAr2101212121010100111010得到：得到：)k(k k1)k(k kk10ddY211opt2121optp令)k(k 0.25 41)Y()k(k )kk(k)Y(21maxp212211maxp)X(kXCCkCCCkCCAAAAAAAAA11101010目的产物收率与转化率的关系可以表示为：目的产物收率与转化率的关系可以表示为： )X(kXk)X(XkCCYAAAAAPp111210最佳收率为：最佳收率为：由设计方程得：由设计方程得：对于间歇釜式反应器，则有：对于间歇

28、釜式反应器，则有： 2121211 1ln11112kk-X-XYk , k-X-X-kkkYAApA/kkAp间歇釜式反应器和连续釜式反应器性能的差别间歇釜式反应器和连续釜式反应器性能的差别 图图 3.12 间歇及连续釜式反应器进行连串反应间歇及连续釜式反应器进行连串反应 时的转化率和收率时的转化率和收率 YP,间歇 YP,连续关注最大收率的轨迹线 n 可以通过改变操作温度的办法来改变可以通过改变操作温度的办法来改变k2/k1 的相对的相对大小，但无论大小，但无论E2和和E1相对大小如何，一般采用较高相对大小如何，一般采用较高的反应温度，以提高反应器的生产程度；的反应温度，以提高反应器的生产

29、程度；n 可以使用催化剂来改变可以使用催化剂来改变k2/k1。 n当然，如果当然，如果Q是目的产物，问题就简单多了。采用是目的产物，问题就简单多了。采用反应时间反应时间t、空时、空时的办法即可。的办法即可。内容掌握：内容掌握：l 特点、应用场合；特点、应用场合；l 反应物、产物浓度变化特点；反应物、产物浓度变化特点；问题提出：问题提出： （没有体积功）（没有体积功）n 间歇釜式反应器做到等温操作很困难，当热效应小时，近似等间歇釜式反应器做到等温操作很困难，当热效应小时，近似等温可以办到，如果热效应大时，很难做到；温可以办到，如果热效应大时，很难做到；n 温度会影响到温度会影响到 和反应器的生产

30、强度等和反应器的生产强度等,很多时候变温的效果更好。很多时候变温的效果更好。对于封闭物系，如不考虑轴功则有：对于封闭物系，如不考虑轴功则有：使用使用 更为方便更为方便选择衡算的控制体为整个反应器。选择衡算的控制体为整个反应器。dt 时间内，物系与外界交换热时间内，物系与外界交换热量为量为dq，焓变为焓变为dH；在 t 时刻，温度为时刻，温度为T，而在，而在t+dt 时刻，温时刻，温度为度为T+dT。由于焓变与过程无关，假定反应在基准温度。由于焓变与过程无关，假定反应在基准温度Tr下进下进行，则：行，则： dHdUdqdHdq 注意：注意：n反应热是对关键组分反应热是对关键组分A的反应热，而且是

31、在基准温度下的值。的反应热，而且是在基准温度下的值。与外界的热交换为：与外界的热交换为： dq=UAh（Tc-T）dt 式中，式中，U为总传热系数，为总传热系数，Ah传热面积，传热面积，Tc为换热介质温度。这样结为换热介质温度。这样结合上面各式，有合上面各式，有T)(TCmdTCmdHrpttTrTPtt1dt)V()H(dHrATrr2)TdT(TCmdTCmdHrpttdTTTrPttr3T)(TUA)(V)H(dtdTCmchArTrpttr (dH ) (dq )TcT 向系统供热；向系统供热；TcT 向外界移热。无论是吸热还是放热，向外界移热。无论是吸热还是放热，开工时都需要先加热。

32、开工时都需要先加热。积分上式得：积分上式得：)(V)H(T)(TUAArTrrch )(V)H(dtdTCmArTrrptt ApttTrrAATrrApttdXCm)H(ndTdX)H(ndTCm00rAAA)V(dtdXn0AApttTrrAXXCm)H(nTT 00 等温操作：等温操作：dT =0， 绝热操作：绝热操作：A0，间歇反应器物料衡算式：间歇反应器物料衡算式： 结合结合(1)(2)得到得到dT与与dXA的关系为的关系为： 温度T的控制很重要，如果控制不住，反应热不能及时移走，会导致反应物系温度急剧上升，严重的会产生爆炸。如苯的硝化反应就是一例。 (1)(2)连续釜式反应器连续釜

33、式反应器（CSTR）内物料的温度和浓度均一。内物料的温度和浓度均一。若达到定态操作，若达到定态操作，T, C不再随时间变化，即此时不再随时间变化，即此时CSTR内的内的T 和和C不随位置变化，也不随时间变化，为定值。不随位置变化，也不随时间变化，为定值。CSTR的定态点，即操作的的定态点，即操作的T和和C由物料平衡和热量平衡确定。由物料平衡和热量平衡确定。一、一、 CSTR的热量衡算式的热量衡算式连续釜式反应器是一个敝开物系流动系统。在定态操作条件下，连续釜式反应器是一个敝开物系流动系统。在定态操作条件下，根据流动系统的热力学第一定律，可以得到整个反应体积的根据流动系统的热力学第一定律，可以得

34、到整个反应体积的热量衡算式热量衡算式 d H=d q H 系统的焓变，包括两个部分系统的焓变，包括两个部分 进出料液的焓变进出料液的焓变H1、H3 ； 化学反应热效应化学反应热效应H2 qH )(XCQVAAAr00T)UA(TVHTTCQcArTrpt)()()(000H= H1 + H2 + H3注意：注意： H 为状态函数，只与起始状态有关。为状态函数，只与起始状态有关。我们可以以进料温度我们可以以进料温度T0为基准温度下进行，基准温度下进行，则与间歇操作相同，可以得到则与间歇操作相同，可以得到CSTR的热衡算式为的热衡算式为 ：结合结合物料衡算式，物料衡算式，有有 Vr（-RA）=Q0

35、CA0XA ，代入上式：代入上式：T)UA(TXcHTTCQcAATrpt)()(0000称为绝热温升ptTrAC)H(C 00绝热温升意义：当反应物系中的绝热温升意义：当反应物系中的A全部转化时，物系全部转化时，物系温度升高温度升高(放热放热)或降低或降低(吸热吸热)的度数。的度数。其中其中绝热操作：绝热操作：A0，则有：则有：AAptTrAXXC HCTT0)(00)RTE(-A)RTE(-AXAexp1exp)-X)(RTE(-AXQVAAr1exp0将上式代入热衡算式将上式代入热衡算式 )1 (exp0AAAAAXCRTE-AkCr-)RTE(-A)RTE(-A)H(-CV)UA(T-

36、T)(T-TCQTrArcptexp1exp0000现仅针对一级不可逆放热反应看一下现仅针对一级不可逆放热反应看一下CSTR的定态点问题，此时的定态点问题，此时CSTR物料衡算式为物料衡算式为或或则仅当则仅当qrqg时（交叉时）才能够达到定态。时（交叉时）才能够达到定态。由于由于qr T 线性关系，线性关系，qg T 为非线性关系，即交点为非线性关系，即交点可能是一个，二个或三个，那么有可能出现下面两可能是一个，二个或三个，那么有可能出现下面两种情况：种情况：)UA(T-T)(T-TCQqcptr00生热速率，生热速率，对对T 高度非线性关系高度非线性关系令：令：)RTE(-A)RTE(-A)

37、H(-CVqTrArgexp1exp00移热速率，对移热速率，对T 是线性关系是线性关系图中具有稳定性的定常态点：图中具有稳定性的定常态点：1、2、6、7、8不具有稳定性的定常态点：不具有稳定性的定常态点：3、4、5观察稳定的定态点及不稳定的定态点看出：观察稳定的定态点及不稳定的定态点看出：稳定定态点的必要条件是：稳定定态点的必要条件是：dTdqdTdqgr（又称为斜率条件）（又称为斜率条件）(2)改变其它条件之一，改变其它条件之一，Tc或或Q0a. Tc 变化结果与变化结果与To 变化相似，可以得到类似的结果变化相似，可以得到类似的结果b. 但如果但如果Q0 变化，变化，Vr / Q0 也变化。也变化。qrT 的斜率，截距的改变的斜率，截距的改变qgT 的曲线发生变形的曲线发生变形 (1)其它条件不变，只改变进料温度其它条件不变，只改变进料温度T0To截距截距截距直线向右方向移动截距直线向右方向移动为什么是必要条件？