反应工程复习要点

燃烧，就是燃料和氧化剂之间产生猛烈的氧化反映，并且燃烧化学反响受到流淌、集中和传热过程的影响，特别是在工业窑炉内进展的燃烧过程更加简单。烧成酸盐产品。化学反响速率：单位时间内单位反响区域内物料量的变化。ｒ＝反响量／〔单位时间×单位反响区〕转化率〔反响率〕：表示反响过程中的小时的反响物摩尔量与初始反响混合物中该细分的摩尔量之比。均相反响均气反响过程。分为简洁反响和简单反响。基元反响一步就能直接转变为生成物分子，则称该反响为基元反响简洁反响，也可以是非基元反响。大多数的无机反响属于简洁反响，例如碳酸钠与氢氧化钙的反响。简洁反响力学模型。简单反响加以描述。简单反响都是非基元反响，即由两个或两个以上的基元反响组合而成的。简单反响具有双曲函数型的动力学模型。反响级数是指动力学方程式中浓度项的幂指数。一般状况下，级数在肯定温度范围内保持不变，它确实定值不超过三，可以是零或分数，也可以是负数。反响级数的试验室测定：依据处理试验数据的方法不同，可以分为积分法，微分法，半衰期法。反响速率常数K1时的反响速率,故称为反响的比速率。Ｋ＝Ｋ０·ｅ〔－Ｅ／ＲＴ〕Ｋ０：频率因子〔常数〕；Ｅ：活化能，Ｊ／ｍｏｌ；Ｒ＝８．３１４Ｊ／〔ｍｏｌ．ｋ〕；Ｋ：ｋｍｏｌ反响活化能Ｅ表示为使反响物分子“激发”到活化能状态所需赐予的能量。反响活化能它表示为使反响物分子“激发”到活化状态所需赐予的能量，只有活化分子之间的碰撞才能发生化学反响，活化能的大小是说明化学反响进展难易程度的标志。非均相反响特点：1参与反响的物料处于不同的相态之中，化学反响发生在不同相的相界面上，因此必定存在物质传递问题。化学反响速率受到传质过程的制约，而化学反响的结果又转变了物料的浓度分布，从而反过来又对传质过程产生影响2化学反响速率受到温度的影响，而反响的热效应又转变了反响区域的温度分布，彼此交替作用，使得化学反响过程和传热过程严密地结合在一起。同时传热和传质过程也是伴生的，这就使得非均相反响比均相反响要简单得多3非均相反响的种类很多，工业生产中常见的有气—固催化反响，气—固非催化反响，还有气—液反响，液—固反响，和液—液反响等。在硅酸盐工业中大量消灭的主要的非均相反响是气—固反响4A〔g〕B〔s〕F〔g〕和固相产物S(s)即：A〔g〕+B〔s〕===F〔g〕+S(s)非均相反响步骤包括：1A〔g〕由气相主体向固体颗粒B〔s〕2A〔g〕S(s)3A〔g〕B〔s〕4F〔g〕在产物S(s)5F〔g〕由固体颗粒外表对气体主体传递。实际状况不肯定都包括五步，例如无气态产物生成时就不考虑第〔4〕和第〔5〕步骤。无固态产物生成时尚不必考虑第〔2〕和第〔4〕步骤。争论非均相反响方法：1常承受两种处理方法：〔1〕效率因子法：以化学动力学为根底，将传递过程的影响通过效率因子作修正〔2〕表观动力学法：将化学反响规律和传递过程归并在一起，求取反响的总结果。2、掌握环节的方法：假设某一步骤的阻力比其他不走的阻力大得多，化学反响速率就根本由这一步确定，未反响速率的掌握环节。燃烧反响步骤1氧集中到燃料的外表2集中的氧被燃料外表所吸附3被吸附的氧与固体反响生成被吸附45烧结物料之间，称为固相烧结，而由液相参与的烧结称为液相烧结流淌传质指在外表张力作用下由于变形，流淌引起传质集中传质：质点〔或空位〕在浓度梯度推动下传递物质，称为集中传质烧结三阶段，最初阶段〔烧结初期〕，中间阶段〔烧结中期〕，最终阶段〔烧结后期〕。烧结初期主要是由于颗粒的粘附作用引起颗粒间的键合和重排过程，空隙变形和缩小，但颗粒间仍以点接触为主，总外表积没有缩小，烧结中期包含着“颈部”相互连接，直到形成封闭的孔隙，烧结后期则可能最终排解封闭的孔隙，得到致密的烧结体。反响装置类型1平推流反响器〔PFR〕2全混流反响器〔CSTR〕〔CMR〕34123流化412隧道窑：窑体呈长方形，水平放置，由窑墙，窑顶和窑车围成码烧坯体的窑内空间，如同隧道，故得此名称。3回转窑：窑体是一个倾斜放置的回转式圆筒。4池窑：窑体是一个水平放置的砖砌方形构造，窑内熔制玻璃料的5倒焰窑：窑体是砖砌的方形或圆形构造物，窑内底座分布假设干吸火孔，使烟气经此孔和烟窗排放。物料的流淌：分为抱负流淌和非抱负流淌，平推流和全混流是两种典型的抱负流淌模型，而偏离这两种模型的流淌都称为非抱负流淌。流淌模型：平推流模型、全混流模型、集中模型平推流点是，垂直于物料流淌方向上的任何截面上，全部的物系参数〔如浓度和温度等〕都是均匀的，即同一个截面上各处的温度，压力，浓度和流速都分别相等，因而物料颗粒在反响器中的停留时间都相等，并且等于全部物料通过反响器所需要的时间，沿流淌方向上的物料彼此完全不混合。全混流是指刚进入反响器的物料颗粒与已经存留在器内的物料颗粒能在瞬间到达完全混合的一种模型。齐，形成一个停留时间分布集中模型即在平推流流淌中叠加一个涡流集中项，用一个轴向有效集中系数De来表示一维的返混，并1与流体流淌方向垂直的每个截面上具有均匀的径向浓度2在每个截面上和沿流体3物料浓度为流淌距离的连续函数返混返混不均匀流淌在内的返混现象称为广义的返混，而把不包含这种层流流淌在内的返混称为狭义的返混停留时间：物料从进入反响器时起到离开反响器时止所经受的时间停留时间分布器内的停留时间有长有短，形成一种分布，称为停留时间分布。停留时间分布测定：阶跃示踪法〔ｓｔｅｐ〕和脉冲示踪法〔ｐｕｌｓｅ〕停留时间分布函数，停留时间密度函数：物料在反响器中的停留时间分布是一个随机过程，为了进展定〔ｔ年令在反响器内的颗粒而言的寿命针对已经离开反响器的物料颗粒而言的。平均停留时间是指全部物料在反响器内的停留时间固定床反响器但凡流体通过不动的固体物料所形成的床层而进展反响的装置都称作固定床反响器。固定反响器，他的反响速度较快，用较少量的催化剂和较小的反响器容积便可获得较大的的生产力量。描述固化床反响器的数学模型很多，依据反响动力学可分为非均相和拟均相两类。依据流体流淌的温度分布状况，又有一维模型和二维模型之分。固定床反响器有绝热式和连结式两种类型。流淌过程：〔一〕固定颗粒的相当直径和床层空隙率；与颗粒外外表积、体积、比外表积相等的圆球直径来表示颗粒的相当直径ｄａ空隙率：固定床层中颗粒之间的空隙〔自由体积〕与整个床层体积之比称为空隙率ε =(床层的体积—颗粒占的体积)/床层的体积 空隙率主要打算于颗粒的外形系数Φｓ和填充方法，Φｓ越小，ε越大。当颗粒的粒度分布愈不均匀，所形成的床层空隙率就越小；颗粒外表越光滑，空隙率就越小。〔二〕流淌特性：流体在床层中的孔道内流淌时，由于孔道的不均匀性及孔道特性的转变，流体漩涡运动的范围受到床层空间的限制，从而不断转变漩涡方向，在固定床层内流淌的流体的漩涡数目较之与床层直径相等的空管中流淌时要多得多。另一方面，在固定床层中存在局部死角，死角中的流体处于静止状态，即使是流淌中的流体，由于孔道截面积不同，有可能某一局部孔道内流体流淌得快，而另一局部流淌的慢。由于这些因素，是的固定床中流体的流淌状态由层流转入湍流时是一个渐渐过渡过程，二者之间存在着一个不稳区，一局部区域的流体可能处于层流状态，另一区域则处于湍流。床层压降：一是流体与颗粒外表之间的摩擦——层流；二是流体流淌过程中颗粒间孔道截面积突然扩大和收缩及流体对颗粒的撞击和流体的再分布——高流速及薄层床中传热过程：固定床反响器床层的传热性能状况对于床层内的温度分布，以及生成产物的速度和组成状况都有打算性的意义。固定床的传热实质上包括了颗粒内传热、颗粒与流体间的传热以及床层与器壁的传热等。研究固定窗的传热问题通常两种处理方法：〔１〕分别测定床层的有效导热系数λｅｒ和壁传热系数αｗ〔２〕将λｅｒ和αｗ合并测定整个固定床对壁的传热系数αｗ。〔一〕颗粒与流体间的传热系数〔二〕固定床的有效导热系数λｅ〔三〕固定床壁的传热系数αｏ及壁传热系数颗粒与流体间的传质Ｎ＝ＫＣ〔ＣＧ－ＣＳ〕＝ＫＧα〔ＰＧ－ＰＳ〕；ＫＣ、传质系散与集合，这就形成了肯定程度上的径向与轴向混合集中Ｐｅｒ＝〔ｄｐｍ〕ｕ／Ｄｒ等温反响当反响热效应不大，管径较细，管外用传热良好的恒温流体连续控温时，反响管内各处可近似地看作等温，通常所谓的等温反响器就是指这种状况流化床反响器是应用流化态技术建立的一种气固相或液固相反响装置，即通过气体〔或液体〕的流淌使固体颗粒象流体一样流过反响器并完成化学反响过程流态化现象是指固体颗粒依靠气体或液体而像流体一样流淌的现象流化床的构造：流化床的根本构造包括：床层、气体分布器、内部构件和颗粒回收系统等四个局部。1固体颗粒悬浮在气体介质中，气固两相接触面积较大、有利于加快传热、传质和化学反应过程的速率2固体颗粒和其他介质之间存在猛烈的相对运动，气固两相界面的传热和传质系数较大，34固体颗粒可以便利地来回输送，可以把物料的输送和化学反响过程合并在同一个反响装置内进展流化床反响器缺点1床以及节涌等不正常状况时，造成气固两相接触不良，故对流化床的构造设计和操作治理要求较高2固体颗粒接近于全混流运动，停留时间不一，也引起气体的局部返混，影响了产品质量的均一性和反响3固体颗粒简洁相互撞击而裂开，需要配备相应的颗粒回收系统和收尘装置，此外，固体颗粒的撞击也会严峻磨损反响器壁。流化床的传质传热〔一〕颗粒与流体间的传热与传质〔１〕传热过程的特点及传热系数：流化床承受气旗鼓接触面积大，颗粒的循环速度高，颗粒需混合均匀，床层中颗粒热容远比气体高，这些都是流化床〔２〕颗粒与流体间的传质：传质系数ＫＧ是一个重要参数，依据传质速率的大小，可以推断过程的掌握步骤〔二〕气泡相与乳化相间的传质：在流化床反响器中，气泡相与乳化相间的气体交换直接影响着乳化重要意义。一、流化床的流体力学〔一〕流化床的压降ΔＰ与临界流化速度ＵmfΔＰ＝Ｗ／Ａｔ，临界流化速度Ｕmf又称最小流化速度是固定床阶段转变为流化床阶段的转折临界点〔二〕流化床带出速度Ｕｔ与操作速度Ｕｏ，当气体流速增大到能使颗粒被气流带走时的速度成为带出速度〔或终端速度〕Ｕｔ．流化床实际承受的Ｕｏ与Ｕmf之比称流化数。一般Ｕｏ／Ｕmf＝１．５～１〔三〕床层的膨胀在气流速度增大时床层将发生膨胀现象，以膨胀比Ｒ来定量描述Ｒ＝Ｌｆ／Ｌｍｆ。二、鼓泡床理论〔一〕气泡相与乳化相一般流化床反响器中都是少局部密相床分别称作气泡相与乳化相。〔二〕气泡构造与运动〔三〕乳化相中颗粒与气体的运动〔１〕床层中颗粒的流淌：在浅床层中，颗粒在床中心下降，在外围上升，而且相当对称稳定，在一般床层中，颗粒在中心处上升，在靠四周壁面处下降〔２〕乳相中气体的流淌：流化床存在四类区域，气泡区，泡晕区，上流区和回流区。〔一〕当筒回转时，物料颗粒靠着摩擦力被筒壁带起，层外表滑落下来，由于筒体倾斜，所以物料不会落向原点而是向筒的低端移动了一个距离，如此往复前进。〔二〕气体流淌过程：气体可以是和物料作用方向一样的流淌〔顺流〕也可以是和物料作用方向相反的流淌〔逆流〕轴对称射流，由于一次空气流速高，二次