高温反应工程.ppt

1、高温反应工程,1.绪论 高温反应工程研究对象：高温反应器 典型实例： 外热式管式反应器：包括烃类蒸汽转化炉、乙烯裂解炉。 特点强吸热过程 气流床反应器 特点高温、高压、多相、湍流,2.辐射传热原理 (1) 热辐射的基本概念 热辐射的物理本质电磁波 热辐射与物体的相互作用 被物体吸收、由物体表面反射出去、穿透物体 (2) 黑体辐射的基本规律 普朗克定律 反映真空中黑体在不同温度下单色辐射能力随波长 的分布规律。 斯蒂芬-玻尔兹曼定律 反映黑体的辐射能力与温度的关系。 兰贝特定律 描述的是黑体表面辐射能量按空间方向的分布规律。,(3)实际物体表面的辐射与吸收 物体的黑度 实际物体的辐射力与同温度下

2、黑体辐射力的比值。 灰体 单色吸收率与波长无关的物体。 基尔霍夫定律 任何物体的辐射力和吸收率之比值恒等于同温度 下黑体的辐射力，比值的大小只和温度有关。 (4)气体的热辐射 气体的辐射特征 并非所有的气体都具有辐射和吸收能力；气体 辐射和吸收具有较强的选择性；不透明体的吸收与发射在表面进行， 而气体介质中的发射与吸收在整个容积中进行；气体介质辐射需要考 虑散射的影响。 气体的吸收定律 布格尔（Bouguer）定律单色射线穿过气 体层时，单色辐射强度是按指数规律衰减的。,3.流体流动和混合 (1)湍流基本基础 湍流现象和湍流基本特征（十条） (2)射流基础 射流定义 射流的重要特性 卷吸周围介

3、质 射流所要解决的重要问题 确定射流扩展的范围，射流中 的流速分布以及流量沿程变化等。 自由射流 受限射流 环状射流 同轴自由射流 旋转射流,(3)撞击流基础 撞击流原理 撞击流特性 强化传递过程 撞击流研究方法 蒙特卡罗模拟、马尔柯夫链概率 撞击流分类 流动类型和撞击面几何形状 单股圆形撞击射流 (4)混合与化学反应 混合机理 宏观混合（主体扩散、湍流扩散）、微观混合（微 元变形、分子扩散），最终达到分子尺度均匀。 混合特性 分隔尺度 湍流作用使物料分散的程度 分隔强度 分子扩散作用使物料接近均匀的程度,混合时间 分隔强度与混合时间关系分隔强度随时间指数衰减 低施密特数与高施密特数时混合时间

4、表达式 湍流、混合与化学反应 参数k/m 表示反应特征时间与混合时间比值 描述湍流对化学反应作用 k/m 1，为慢反应 k/m 1，中等反应速率 k/m 1，快反应 微观混合与宏观混合的相互作用 根据宏观混合与微观混合的不同地位，可将反应器内流场划分为三个区域：物料分散区、微观混合控制区与宏观混合控制区。三个区域的物料分别处于完全分隔、部分分隔和最大混合的状态。,4.气固反应系统热质传递 (1)气固反应的分类及特点 重要特点固体反应性 (2)气固反应的宏观图象及单元步骤 气固反应宏观图象 扩散性 气固反应的步骤 外扩散、内扩散、界面反应 固体颗粒表面和气流之间传质 传质系数（单一颗粒与气流、固

5、定床和气流床中颗粒与气流之间） 固体颗粒表面和气流之间传热 传热系数（单一颗粒与气流、固定床和气流床中颗粒与气流之间） 气固反应过程中固体结构的变化 化学变化引起的结构变化；烧结与软化,(3)气固反应模型 单个致密颗粒的反应 反应特点 反应只发生在两相交界面；化学反应和传递过程串联进行 分 类 收缩反应、颗粒总尺寸不变、颗粒总尺寸改变 无固体生成物层的反应 完全转化时间（单纯化学反应控制、传质控制、化学反应和传质共同控制） 有固体生成物层的反应 颗粒大小不变SCM 化学反应控制、通过产物层的扩散控制、气膜扩散控制 颗粒粒径发生变化SCM 单个多孔颗粒的反应 整体反应模型、微粒模型,作业： 题目：结合课程所讲内容，联系工业实际写一篇论文 要求： 论文字数 不少于5000字 论文格式 标题（黑体四号）、学号、姓名、专业、摘要和关键词（中英文）、正文（宋体小四）、参考文献（参考华东理工大学学报）。 论文上交形式：A4纸单面打印稿和word文件电子版