第2课 反应器流动模型.ppt

1、第2课 反应器设计和优化反应器流动模型,安全技术管理教研室B07-310 何伟平,徐州工业职业技术学院,课程纲要,1. 反应器流动模型概述 2. 理想流动模型 3. 非理想流动模型,反应器流动模型,反应器内流体的流动特性主要指反应器内流体的流动状态、混合状态等，它们随反应器的几何结构和几何尺寸而异。 反应流体在反应器内的流动和混合状态非常复杂，不仅存在浓度和温度的分布，而且还存在流速分布。从而造成反应器内反应物处于不同的温度和浓度下进行反应，出现不同停留时间的微团之间的混合，即返混。 这些流动特征影响反应速率和反应选择性，直接影响反应结果。所以，分析反应器中的流动模型是反应器选型、计算和优化的

2、基础。,流动模型是对反应器中流体流动与返混状态的描述。 一般将流动模型分为两大类型，即理想流动模型和非理想流动模型。,理想流动模型,理想流动模型是两种极限状况，即完全没有返混的理想置换流动模型和返混为极大值的理想混合流动模型。,理想置换流动模型,理想置换流 理想置换流又称为活塞流，平推流。 理想置换流的特点 （1）在垂直流动方向的截面上，所有的物性都是均匀一致，即截面上各点的温度、浓度、压力、速度分别相同。 （2）反应器内所有物料粒子的停留时间相同，物料在反应器内的停留时间是管长的函数。 在后继学习中讨论的连续管式反应器，其内部的物料流动可以看作理想置换流。,理想混合流动模型,理想混合特点：

3、（1）反应器内的浓度和温度均匀一致，并且等于出口处的物料浓度和温度。 （2）物料粒子的停留时间参差不齐，有一个典型分布。 返混： 在反应器内，不同停留时间的粒子间的混合。 思考 （1）引起返混的原因有哪些？ （2）分析返混的利弊，如何控制返混程度（具体措施）？,理想混合流动模型也称为全混流模型。 由于强烈搅拌，反应器内物料质点返混程度为无穷大，所有空间位置物料的各种参数完全均匀一致。 反应物料以稳定的流量进入反应器，刚进入反应器的新鲜物料与存留在其中的物料瞬间达到完全混合，而且出口处物料性质与反应器内完全相同。流体由于受搅拌的作用，进入反应器的物料质点可能有一部分立即从出口流出，停留时间很短，

4、另有一部分可能刚到出口附近又被搅拌出来，致使这些物料质点在反应器中的停留时间极长。 所以，物料质点在理想混合反应器中的停留时间参差不齐，存在停留时间的分布。,搅拌十分强烈的连续操作搅拌釜式反应器中流体流动可视为理想混合流动。 思考：下图A、B、C三处反应物的浓度关系如何？,非理想流动模型,凡是流动状况偏离理想置换流和理想混合流这两种理想情况的流动统称为非理想流动。 导致非理想流动的原因： （1）设备内各处速度的不均匀所致。,（2）由于反应器中物料粒子的运动（如搅拌、分子扩散等）导致与主体流动方向相反的运动，导致偏离全混流的特性。 阅读教材，理解滞留区、沟流与短路、循环流、流速分布不均、扩散分别指的是什么现象？,本课总结,（1）理想置换流动模型 （2）理想混合流动模型,课程作业,阅读下一课内容，思考平推流和全混流对反应速率有什么影响？（不做到作业本上） 预习：第3课 反应器设计和优化 均相反应速率及反应动力学,理想置换流,返回,引起返混的原因,（1）由于搅拌造成涡流扩散，使物料粒子出现倒流。 （2）由于垂直于流向的截面上流速分布不均所致，如管式反应器内流体作层流，流速呈抛物线分布，同一截面上不同半径处的物料粒子的停留时间不一样，它们之间的混合也就是不同停留时间的物料间的混合，也就是返混。 （3）反应器内形成的死角也会导致返混。,返回,返混的影响,（1）改变了反应物的浓度分