教学培训-天津大学反应工程课件第五章课件

停留时间分布与反应器的流动模型第五章天津大学化工学院反应工程教学组1停留时间分布与反应器的流动模型第五章天津大学化工学院11.停留时间分布概述活塞流和全混流反应器中流体流动可分别采用活塞流与全混流模型描述，反应器内流动状况的不同对反应有十分明显的影响；反应进行的完全程度与物料在反应器内的停留时间长短有关；流动状况可通过停留时间分布定量表征，流动模型基于停留时间分布；停留时间分别有年龄分布与寿命分布；停留时间分布研究对象是反应器内的流体粒子或微团。21.停留时间分布概述活塞流和全混流反应器中流体流动可分别采t=0100个2.停留时间分布的定量描述3t=02.停留时间分布的定量描述344归一化条件停留时间分布密度函数E

(t)停留时间分布密度函数E(t)性质tt+dtE(t)5归一化停留时间分布密度函数E(t)停留时间分布密度函数E方法来测定停留时间分布。多釜串联模型的E()图C(0)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度示踪剂应易于和主流体溶或混为一体，除了显著区别于主流体的某一性质以便于检测外，两者应尽可能相同饿物理性质；停留时间分布密度函数E(t)性质流动状况可通过停留时间分布定量表征，流动模型基于停留时间分布；微观混合对反应速率的影响停留时间分布的定量描述测得一流动系统的响应曲线c(t),试推导平均停留时间和方差4理想反应器的停留时间分布C(0)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度停留时间分布密度函数E(t)4反应器全混流模型的检验C(∞)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度示踪剂的浓度最好与检测信号具有较宽的线形范围；方法来测定停留时间分布。封闭系统，ρ＝常数停留时间分布函数F

(t)6方法来测定停留时间分布。封闭系统，ρ＝常数停留时间分布函数F5.2停留时间分布的实验测定1.脉冲法2.阶跃法－－3.周期输入法升阶法降阶法示踪响应法：通过在系统中加入示踪剂的方法来测定停留时间分布。75.2停留时间分布的实验测定1.脉冲法升阶法降阶法示踪响脉冲法输入曲线响应（输出）曲线c0(t)示踪剂加入方法；输出曲线的测定方法。8脉冲法输入曲线响应（输出）曲线c0(t)示踪剂加入方法；8示踪剂加入总量系统出口检测的示踪剂量例5.1脉冲法停留时间分布的计算。t→t+dt示踪剂分布9示踪剂加系统出口检测例5.1脉冲法停留时间分布的计算。t→t阶跃法系统切换主流体QQ检测器含示踪剂的流体Q与脉冲法区别？10阶跃法系统切换主流体QQ检测器含示踪剂的流体Q与脉冲法区别C(∞)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度升阶法0c(∞)c0(t)tt=0输入曲线响应曲线c(∞)c(t)t011C(∞)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度升阶法0c(∞)c0(2用（1）脉冲法、（2）升阶法、（3）降阶法分别4理想反应器的停留时间分布4反应器全混流模型的检验示踪剂应低浓度时即可方便检测；停留时间分布研究对象是反应器内的流体粒子或微团。全混流与活塞流（平推流）停留时间分布与反应器的流动模型方法来测定停留时间分布。停留时间分布与反应器的流动模型停留时间分布函数F(t)（2）若采用活塞流管式反应器，试预测反应器出口A的转化率，并比较。微观混合对反应速率的影响（2）若采用活塞流管式反应器，试预测反应器出口A的转化率，并比较。示踪剂应低浓度时即可方便检测；停留时间分布密度函数E(t)性质4理想反应器的停留时间分布示踪剂的浓度最好与检测信号具有较宽的线形范围；C(0)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度升阶法t-dt→t示踪剂输入量停留时间小于t的示踪剂量122用（1）脉冲法、（2）升阶法、（3）降阶法分别升阶法t-降阶法0c(0)c0(t)tt=00c(0)c(t)t输入曲线响应曲线C(0)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度13降阶法0c(0)c0(t)tt=00c(0)c(t)t输入曲降阶法t→t+dt示踪剂输入量停留时间大于t的示踪剂量14降阶法t→t+dt示踪剂输入量停留时间大于14示踪剂选择基本原则示踪剂应易于和主流体溶或混为一体，除了显著区别于主流体的某一性质以便于检测外，两者应尽可能相同饿物理性质；示踪剂应低浓度时即可方便检测；示踪剂的浓度最好与检测信号具有较宽的线形范围；示踪剂应不与主流体发生反应，用于多相系统的示踪剂应不发生相间转移。15示踪剂选择基本原则示踪剂应易于和主流体溶或混为一体，除了显著1.平均停留时间161.平均停留时间162.方差P134,例5.2用（1）脉冲法、（2）升阶法、（3）降阶法分别测得一流动系统的响应曲线c(t),试推导平均停留时间和方差与c(t)的关系。（*）P135,例5.3172.方差P134,例5.2用（1）脉冲法、（2）升阶法、5.4理想反应器的停留时间分布

(t)t=0tE(t)1.01.活塞流模型185.4理想反应器的停留时间分布(t)t=0tE(t)1919全混流活塞流P139,例5.4反应器全混流模型的检验20全混流活塞流P139,例5.4反应器全混流模型的检验205.5非理想流动现象1.滞流固定床反应器停留时间分布215.5非理想流动现象1.滞流固定床反应器停留时间分布2122223.短路233.短路23层流反应器的停留时间分布4.径向速率不均匀24层流反应器的停留时间分布4.径向速率不均匀245.6非理想流动模型1.离析流模型255.6非理想流动模型1.离析流模型252.多釜串联模型活塞流流反应器单个全混流反应器多釜串反应器N？262.多釜串联模型活塞流单个全混多釜串N？26cPcp-1c0cN初始条件●多釜串平均停留时间与方差的计算（升阶法）27cPcp-1c0cN初始条件●多釜串平均停留时间与方差的计算P=1P=228P=1P=228P=N29P=N29多釜串联模型的E(

)图30多釜串联模型的E()图30P151，例5.8（1）多釜串联模型进行反应器计算（2）若采用活塞流管式反应器，试预测反应器出口A的转化率，并比较。31P151，例5.8（1）315.8流动反应器中流体的混合宏观流体微观流体完全离析完全微观混合部分离析基本概念1.宏观混合：设备尺度