《化学反应工程》课程教学资源（随堂PPT课件）第3章 理想间歇反应器

Chemical Reaction Engineering 第三章理想间歇反应器 3-1反应器设计基本方程 定义：一排除工程因素影响的反应器 一反应结果由动力学决定 分类：间歇搅拌釜式反应器 (BR) *管式流动反应器(PFR) *连续流动釜式反应器(CSTR)

Chemical Reaction Engineering 3-1 反应器设计基本方程 定义：—排除工程因素影响的反应器 —反应结果由动力学决定 分类： *间歇搅拌釜式反应器（BR） *管式流动反应器（PFR） *连续流动釜式反应器（CSTR） 第三章 理想间歇反应器

Chemical Reaction Engineering 反应器设计基本方程： ·反应动力学方程式 ·物料衡算方程式（对任一组分) 流入量=流出量+反应消耗量+积累量 ·热量衡算方程式 带入热焓=带出热焓+反应热+积累量+传热量 ·动量衡算方程式

Chemical Reaction Engineering 反应器设计基本方程： • 反应动力学方程式 • 物料衡算方程式（对任一组分） 流入量 = 流出量 + 反应消耗量 + 积累量 • 热量衡算方程式 带入热焓=带出热焓+反应热+积累量+传热量 • 动量衡算方程式

Chemical Reaction Engineering •选择合适的反应器形式 反应器设计任务 确定最佳工艺条件 •计算所需反应器体积

Chemical Reaction Engineering •选择合适的反应器形式 •确定最佳工艺条件 •计算所需反应器体积 反 应 器 设 计 任 务

Chemical Reaction Engineering 3-2理想间歇反应器中的简单反应 一、理想间歇反应器基本方程 物料衡算 流入量=流出量十反应消耗量十积累量 对A:0=0+(-r加+血 dt 的-的 _V dt 恒容时： ()= dC C4=C4o(1-x4) dt

Chemical Reaction Engineering 3-2 理想间歇反应器中的简单反应 一、理想间歇反应器基本方程 物料衡算 流入量＝流出量＋反应消耗量＋积累量 dt dC r A 恒容时： (− A ) = − (1 ) A A0 A C = C − x dt dn r V A 0 = 0 + (− A ) + dt dx V n dt dn V r A A A A 1 0 (− ) = − = 对A：

Chemical Reaction Engineering 热量衡算 流入H=流出H+反应焓十积累热+传出热 dT 0 0 VR(-a)(AH) UA(T-T) dT(-r)(-AH)UA dt T-T) pCp VRPCP 绝热时： dr_-△WD (-r4)=- dt pcp dt ar- T-1-CAH(C-C)-AT

Chemical Reaction Engineering 热量衡算 流入H＝流出H＋反应焓＋积累热+传出热 绝热时： dt dC r A (− A ) = −

Chemical Reaction Engineering T-万=A0en-cA7 绝热温升 A7。=7-Iam-Acn pcp 含义 A7=（-A1,C8= 反应物全部转化放出的热量 VoP.CP 物系升温1℃所需热量

Chemical Reaction Engineering 绝热温升 含义 物系升温 ℃所需热量 反应物全部转化放出的热量 1 ( ) 0 0 0 =  −  = P A a d v C H v C T 

Chemical Reaction Engineering 二、理想间歇反应器计算 号会-会 dt →t=n⅓0JkoV(-tA) 恒容时： =c 简单反应：A→P(-r)=kC 解法：（①）解析解(2)图解法

Chemical Reaction Engineering 二、理想间歇反应器计算 n A A 简单反应： A ⎯k →P (−r ) = kC 解法：⑴ 解析解 ⑵ 图解法  −  = Af A x x A A A V r dx t n 0 ( ) 0  − = Af A x x A A A r dx t C 0 ( ) 0  − = − Af A C C A A r dC t 0 ( ) 恒容时: dt dc dt dx V n r A A A − A = = − 0 ( )

Chemical Reaction Engineering (①)解析解 恒容时： 一级反应 )=kC 1=CAn-x）R1-w kt=In C

Chemical Reaction Engineering A A 一级反应 (−r ) = kC A f x A A A A kC x k x d x t C Af − = − =  1 1 ln 1 (1 ) 0 0 0 Af A C C kt 0 = ln kt Af A C C e − = 0 ⑴ 解析解  − = Af A x x A A A r dx t C 0 ( ) 0  − = − Af A C C A A r dC t 0 ( ) 恒容时:

Chemical Reaction Engineering (2)图解法 恒容时： -c A 0 A CA

Chemical Reaction Engineering ⑵ 图解法  − = Af A x x A A A r dx t C 0 ( ) 0  − = − Af A C C A A r dC t 0 ( ) 恒容时:

Chemical Reaction Engineering 双组分反应aA+bB>pP (-)=kC CB 若B大大过量，即CBo>C40 则 ()=kC 称为拟-级反应，k'=kCB

Chemical Reaction Engineering A A CB (−r ) = kC •双组分反应 aA+ bB→ pP 若B大大过量，即 则 称为拟一级反应， CB0  CA0 A CA (−r ) = k' B k' = kC