河北科技大学化学与制药工程学院：《化学计量学》课程PPT教学课件（讲稿）第三章 理想流动反应器（3.2）变温平推流反应器

变温平推流反应器 工业奥际中,没有一个反应器是绝对等温的 物料衡算式 浓度分布 热量衡算式联立水解温度分布

变温平推流反应器 工业实际中，没有一个反应器是绝对等温的 热量衡算式 联立求解 浓度分布 温度分布 物料衡算式

变温平推流反应器 0A A R 联立 求解 ∑ Wc.dT=K(T-Tal4+△ hrdv 物料温度变化 传给环境 反应热 等温情况下 k(-7)d4=(-△HRr4(R) 绝热情况下 ∑ Nc dT=(-△AH)r(dVR)

A A A dVR V C dx = r 0 i p i a R A dVR −  N c dT = K(T −T )dA+ H r 变温平推流反应器 物料温度变化 传给环境 反应热 等温情况下 ( ) ( ) ( ) a R A dVR K T −T dA = −H r 绝热情况下 ( ) ( ) i p i R A dVR  N c dT = −H r 联立 求解

变温平推流反应器 绝热温升 绝热下∑ N c dT=(-△HR)/(dR)31 由于r(dF)=-aNA=NAxA 能1)∑NcnT=(-AH) Nadx (3-20) dT 令 ∧.则A d(-N)N绝热温升(321) ∑Ncm 重要的工程概念 代入(3-20)dT=cx 若x0=07-70=xA=7=10+AxA

变温平推流反应器 ------ 绝热温升 ( ) ( ) i p i R A dVR 绝热下  N c dT = −H r 由于 A dVR dNA NA dxA r 0 ( ) = − = i p idT HR NA dxA N c 0  = (− ) 令 xA0 = 0 式(3-19 ) 化为 ，则 i pi R A A N c H N dx dT  −  = = 0 ( ) (3-19) (3-20) (3-21) dT = dxA 代入（3-20） 若 A T −T = x 0 A T = T +x 0 =  A dx dT 绝热温升 重要的工程概念

多级平推流反应器的串联 RI R2 Ri R 12…i→∴“nD A2 R、i dx A0 Ai-I dx AM dx T=T+T+.+I=CAo .+ A0 A,N-1 广与峰指流 AO

多级平推流反应器的串联 V0 1 2 i n VR2 VRi VRn A0 x VR1 CA0 A1 x A2 x A,i−1 x A i x , A,N −1 x AN x … …  − = = A i A i x x A A A R i i r dx C V V , , 1 0 0 ,  ... ( ... ) , , 1 2 1 1 0 1 2 0    − = + + + = + + + A N A N A A A A x x A A x x A A x x A A n A r dx r dx r dx     C  = A N A x x A A A r dx C , 0 0 与单一平推流 反应器相同

思考题 Branch D =50 ters V=30 ters CVs 4O liters Branch E 请考虑要使并列的两路得到相同的转化率, 则两路的流量比是多少? D E D E E 由于 R丿D 2( R丿E (V)D=2(V0)g

思考题 D E  = 请考虑要使并列的两路得到相同的转化率， 则两路的流量比是多少？ E R D R V V V V ( ) ( ) 0 0 = VR D VR E ( ) = 2( ) V D V E ( ) 2( ) 0 = 0 f D f E (x ) = (x ) 由于

多级全混流反应器的串联 C-1,X Co, Xo=0 CA X 1,T1 T Figure 6.4 Notation for a system of N equal-size mixed reactors in series Plug flow Five mixed flow reactors, N=5 Single mixed flow reactor, N= 1 Volume through

多级全混流反应器的串联

多级全混流反应器串联的计算 盈态,定容 R Ao(x A.i-1 A.i-1 A、i 级反应, C A,i-1 A Ai m级反应器串联 kC A A.i-1 1+kr A 2…xn= A0 A0A,1 A,m-1 1+k 由于x,=1 故 A m ∏I 1+k A0

A i A i A i A i R i A A i A i i r C C r C x x V V ( ) ( ) ( ) 0 , , 1 , 1 , 0 , − = − = = − − 稳态，定容  多级全混流反应器串联的计算 一级反应， m级反应器串联 A i A i A i i kC C C , , 1 − , = −  A i i A i C k C +  = − 1 1 , 1 , ) 1 1 ... ( , 1 1 , ,1 ,2 0 ,1 0 ,  − = + = = m A m i i A m A A A A A A m C k C C C C C C C  0 , , 1 A A m A m C C 由于 x = − 故 ) 1 1 1 ( 1 , = + = − N i i A m k x 

多级全混流反应器串联的计算 各级反应器体积相同时: 2一 xAm=1-()或 1+kt k(1-x Am 反应总体积 mv V=mv=mvat R k(1-x)

多级全混流反应器串联的计算  = = = = m ... 1 2 各级反应器体积相同时： m A m k x ) 1 1 1 ( , +  = − 1] (1 ) 1 [ 1 1/ , − − = m A m k x 或  1] (1 ) 1 [ 1/ , 0 , 0 − − = = = m A m R R i k x mV V mV mV 反应总体积

多级全混流反应器串联-图示 各级反应体积不同 X=0 =0 X X XCF Arbitrary curve 72 Area measures size of first unit Of second unit 0 1 X 11A2

多级全混流反应器串联--- 图示 各级反应体积不同

多级全混流反应器串联的优化 优化总反应体积最小 一级不可逆反应 ra=kCa=kC(1-x) A,1-x =∑Nk1-xA1 0 A.2 +…+-4m14m-1 =1 1-xA2 A x A,i-1 )=0 OX, k(I-xi) =1,2,…,m-1 A,i+1 A,i-1 Ai- A A A,i+1 A 1-xA,i+1 R Ri+l

多级全混流反应器串联的优化 优化 总反应体积最小 一级不可逆反应 (1 ) A A A0 A r = kC = kC − x ) 1 ... 1 1 ( , , , 1 ,2 ,2 ,1 ,1 0 ,1 0 , 1 A m A m A m A A A A A A R i m i R x x x x x x x x x k V V V − − + + − − + − − =  = − = ) 0 1 1 (1 ) 1 ( , 1 2 , 0 , 1 , = − − − − =   + − A i A i A i A i R x x x k V x V i=1,2,…,m-1 , 1 , , , 1 1 1 (1 ) 1 + − − − = − − A i A i A i A i x x x x , 1 , 1 , , , , 1 1 1 + − + − − = − − A i A i A i A i A i A i x x x x x x VR,i =VR,i+1