信阳师范大学：《化学反应工程基本原理》课程教学资源（PPT课件）第五章 连续流动釜式反应器 Balancing of a continuous stirred tank reactor

。回顾： ·BSTR(间歇反应器)的特征： 由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度和温度处处相等， 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时 间；返混为零。 ·BFR（连续流动管式反应器)的特征： 连续定态下，各个截面上的各种参数只是位置的函数， 不随时间而变化；径向速度均匀，径向也不存在浓度分布； 反应速率随空间位置的变化而变化。所有物料在反应器内的 停留时间都相同，返混为零

❖ BSTR（间歇反应器）的特征： 由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度和温度处处相等 ； 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时 间；返混为零。 ❖ BFR（连续流动管式反应器）的特征： 连续定态下，各个截面上的各种参数只是位置的函数， 不随时间而变化；径向速度均匀，径向也不存在浓度分布； 反应速率随空间位置的变化而变化。所有物料在反应器内的 停留时间都相同，返混为零。 ❖ 回顾:

第五章连续流动釜式反应器 Balancing of a continuous stirred tank reactor 进料 出料

第五章 连续流动釜式反应器 Balancing of a continuous stirred tank reactor

5.1连续流动釜式反应器的基本设计方程 5.1.1全混流的假设 连续流动釜式反应器的结构和间歇反应器相同，但 进出料是连续的，即一边连续恒定的向反应器中加入物 料，同时连续不断地把反应产物引出反应器，这样的流 动状况称为全混流，是一种理想化的假定。和平推流相 对应，是两种理想流动模型

5.1连续流动釜式反应器的基本设计方程 5.1.1全混流的假设 连续流动釜式反应器的结构和间歇反应器相同，但 进出料是连续的，即一边连续恒定的向反应器中加入物 料，同时连续不断地把反应产物引出反应器，这样的流 动状况称为全混流，是一种理想化的假定。和平推流相 对应，是两种理想流动模型

5.1.2连续流动釜式反应器中的反应速率 对BSTR和BFR,当各项操作条件 进料 出料 相同时，能够得到完全相同的反应结 果，BSTR的反应时间和BFR的空时相 当。 而在CST℉内，由于搅拌充分，反应器内物料的浓度和温度 处处相等，都等于反应器出口处物料的浓度和温度。因此，反 应器内的反应速率由釜内物料的浓度和温度所决定

5.1.2连续流动釜式反应器中的反应速率 对BSTR和BFR，当各项操作条件 相同时，能够得到完全相同的反应结 果，BSTR的反应时间和BFR的空时相 当。 而在CSTR内，由于搅拌充分，反应器内物料的浓度和温度 处处相等，都等于反应器出口处物料的浓度和温度。因此，反 应器内的反应速率由釜内物料的浓度和温度所决定

·连续流动釜式反应器的特点： (1)反应器内物料的浓度和温度处处相等，且等于 的 反应器流出物料的浓度和温度； 的 (2)物料质点在反应器中的停留时间有长有短，存在 H 停留时间分布，返混最大； (3)反应器内所有参数不随时间变化

❖ 连续流动釜式反应器的特点： ❖ （1）反应器内物料的浓度和温度处处相等，且等于 ❖ 反应器流出物料的浓度和温度； ❖ （2）物料质点在反应器中的停留时间有长有短，存在 ❖ 停留时间分布，返混最大； ❖ （3）反应器内所有参数不随时间变化

5.1.3连续流动釜式反应器的基本方程 反应器内物料的浓度和温度处处相等，且等 于反应器出口处物料的浓度和温度。 Vo CAf CA T=Tout

out T = T 5.1.3 连续流动釜式反应器的基本方程 反应器内物料的浓度和温度处处相等，且等 于反应器出口处物料的浓度和温度。 V0 CA0 V0 CAf CAf

6A0 69f 取整个反应器为衡算对象 流入量=流出量+反应量+累积量 VoCAo=VoCAo(1-x)+(-rav V_C4o-CA T=- Yo (-ra) V=VoCAOXA 进口中已有A y=Co(x1-x40） (-rA) (-ra)

流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量 0 0 0 0 0 (1 ) ( )   C C x r V A A A A = − + − 0 0 0 ( ) ( ) A A A A A A V C x C C r r   − = = = − − 0 0 ( ) A A A C x V r  = − 0 0 0 ( ) ( ) A A A A C x x V r  − = − 进口中已有A 取整个反应器为衡算对象

5.2连续流动釜式反应器中的均相反应 5.2.1解析解 y=,C4(x4-X0) T= VCAo-CACaoX (-ra) (-ra)(-rA) (-ra)=kC 代入可得： CA=,1或者kr= XA 1+kt 1一x4

5.2连续流动釜式反应器中的均相反应 0 0 0 ( ) ( ) A A A A C x x V r  − = − 0 0 0 ( ) ( ) A A A A A A V C C C x r r   − = = = − − ( ) A A − = r kC 5.2.1解析解 代入可得: 0 1 1 1 A A A A C x k C k x   = = + − 或者

表3-3平推流反应器和全混流反应器反应结果比较（表中x=VR/W) 反应器型式 反应级数 平推流反应器 全混流反应器 kT-CAOXAI 零级 (s 同左 1 kr=ln1一xAi TAf 一级 kt=1一xAM CAL =exp(-kt) 器-计 kr=1 CAo (1-xAf)2 二级 虹a 1+ 1 CAI=V1+4CAokr-1 CAO 2cAokt

5.2.2图解法 全混流反应器τ的图解积分（对比右图的PFR图解积分） y =vo C0-C）x='= V Cho(x4-X40) (-ra) Vo (-ra) 11 V= Vn.、q (-rA V T= Vo CA CA CA CA

5.2.2图解法 全混流反应器τ的图解积分(对比右图的PFR图解积分) 0 0 0 ( ) ( ) A A A A V C x x r   − = = − CA0 CA CA 1 ( ) A −r 0 V   = CA CA0 CA 1 ( ) A −r 0 V   = 0 A 0 ( ) A A C C A dC V r = −  −  0 0 ) ( ) A A A C C V r  − = −