《水污染控制原理》课程教学资源（PPT课件）第二章 反应器

第二章反应器主要内容：反应器概念、分类与设计；反应器设计参数及影响因素：物料衡算方程与Fick第一扩散定律

第二章 反应器 主要内容： ◆反应器概念、分类与设计； ◆反应器设计参数及影响因素； ◆物料衡算方程与Fick第一扩散定律

本章重点：掌握物料恒算方法、Fick第一扩散定律、气液扩散、多空丸模型、活塞流与CSTR反应器反应过程分析、对比、阶式CSTR过程分析、有关的停留时间函数、实验确定停留时间函数、液龄分布函数混合与动力学过程、分散模型与反应器本章难点：多空丸模型、停留时间函数与反应器、液龄分布函数混合与动力学过程、分散模型与反应器

本章重点： 掌握物料恒算方法、Fick第一扩散定律、气液扩散、 多空丸模型、活塞流与CSTR反应器反应过程分析、对比、 阶式CSTR过程分析、有关的停留时间函数、实验确定停 留时间函数、液龄分布函数混合与动力学过程、分散模型 与反应器 本章难点： 多空丸模型、停留时间函数与反应器、液龄分布函数 混合与动力学过程、分散模型与反应器

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反应器简介1.反应器设计影响因素反应器的设计涉及了流体力学、传热、传质、化学动力学的知识2.反应器的类型按反应特点分为：均相反应器与多相反应器按运行方式分为：间歇式反应器与连续流式反应器

反应器简介 1.反应器设计影响因素 反应器的设计涉及了流体力学、传热、传质、化学动 力学的知识 2.反应器的类型 按反应特点分为： 均相反应器与多相反应器 按运行方式分为：间歇式反应器与连续流式反应器

S2-1物料恒算方程物料恒算方程的推导物料衡算关系：每秒进入的质量+每秒在内产生或消失的质量一每秒流出的质量+每秒在内积累的质量Ops +Vr, =Opa, +vdpsdtdp式中V虽然称为累计项，但它实际是其余三项的净效果，即dt式（2-1）写成下列形式才符合公式推导的思路：体积VapY=QpA +VrA -QPA.ptdt流量近量心Op产生的速率=浓度浓度dps，的变化速率dt

§2-1物料恒算方程 物料恒算方程的推导 物料衡算关系： 每秒进入的质量+每秒在内产生或消失的质量 =每秒流出的质量+每秒在内积累的质量 式中 虽然称为累计项，但它实际是其余三项的净效果，即 式（2-1）写成下列形式才符合公式推导的思路： Ai A Ao A Q Vr Q dt d V    = + − dt d Q Vr Q V A Ai A Ao   + =  + dt d V  A

第二节浓度与扩散1.通量：通量=扩散速率×浓度2.局部平均速率vPVA+PB'B= OAVAV1+のVBPA+PB3.局部摩尔平均速率v*：CVA+CBVB = XAVA+XBVBV* =CA+CBVA-v为A相对于v的扩散速率，依次类推

第二节 浓度与扩散 1.通量： 通量=扩散速率×浓度 2.局部平均速率v： 3.局部摩尔平均速率v*: A A B B A B A A B B v v v v v       = + + + = A A B B A B A A B B x v x v c c c v c v v = + + +  = vA-v为A相对于v的扩散速率，依次类推

体B9液体A(a)蒸发韵（b）蒸发女散后某时刻的浓度分布(c)A的分布曲线扩散过程示意图

扩散过程示意图

第三节Fick第一扩散定律Fick第一扩散定律分子扩散：物质通过他们的分子活动而相互渗透的现象。四种扩散：常扩散、压力扩散、强制扩散、温度扩散，一般的扩散指的是常扩散。ox=-cDABaFick第一扩散定律以表示A相对于固定坐标的通量N.最为合适，可得下列表达式：OCANA=X(NA+NB)-DABOz

Fick第一扩散定律 分子扩散：物质通过他们的分子活动而相互渗透的现象。 四种扩散：常扩散、压力扩散、强制扩散、温度扩散，一般的扩 散指的是常扩散。 Fick第一扩散定律以表示A相对于固定坐标的通量NA最为合适， 可得下列表达式： Z A A AB x J cD   = − 第三节 Fick第一扩散定律 ( ) A A A A B AB c N x N N D z  = + −  

扩散系数DAPDAB称为二元混合物的互扩散系数，表示成分A在B中的扩散。A、B可以同时是气体，同时是液体、或者一种气体和一种液体、一种流体和一种固体等。A与B也可能是同一种物质这时DA称为自扩散系数。气体的扩散系数可以通过理论计算得到DAB与实验值相近的数值，但一般的扩散系数主要是通过实验定出来的DAR的值还随A的摩尔分数而略有变化，但在低摩尔分数时，基本上可视为常数

扩散系数DAB DAB称为二元混合物的互扩散系数，表示成分A在B中的扩 散。A、B可以同时是气体，同时是液体、或者一种气体和一 种液体、一种流体和一种固体等。A与B也可能是同一种物质， 这时DAA称为自扩散系数。气体的扩散系数可以通过理论计算 得到DAB与实验值相近的数值，但一般的扩散系数主要是通过 实验定出来的DAB的值还随A的摩尔分数而略有变化，但在低 摩尔分数时，基本上可视为常数