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）第六章 反应过程中的混合现象及其对反应的影响 6.1 混合现象的分类 6.2 停留时间分布及其性质（1/2）

第六章反应过程中的混合现象及其对 反应的影响 信阳师范学院化学化工学院 化工原理办公室

第六章 反应过程中的混合现象及其对 反应的影响 信阳师范学院化学化工学院 化工原理办公室

第六章反应过程中的混合现象及其对 反应的影响 6.1混合现象的分类 6.2停留时间分布及其性质 6.3连续釜式反应器中的固相反应 6.4微观混合及其对反应结果的影响 6.5非理想流动模型 6.6非理想流动反应器的计算

第六章 反应过程中的混合现象及其对 反应的影响 6.1 混合现象的分类 6.2 停留时间分布及其性质 6.3 连续釜式反应器中的固相反应 6.4 微观混合及其对反应结果的影响 6.5 非理想流动模型 6.6 非理想流动反应器的计算

56.1 混合现象的分类 1、混合现象的分类 按混合对象的年龄可以把混合分成两种： (1)同龄混合：相同年龄物料之间的混合 （2)返混：不同年龄物料之间的混合 基泰鑫 3 科点韵年龄停留时间） 鼓补殖酸的年龄时间

§6.1 混合现象的分类 1、混合现象的分类 • 按混合对象的年龄可以把混合分成两种： （1）同龄混合：相同年龄物料之间的混合 （2）返混：不同年龄物料之间的混合 几个基本概念： 1、物料质点 物料质点是指代表物料特性的微元或微团。物料 由无数个质点组成。 几个基本概念： 2、物料质点的年龄 年龄是对反应器内质点而言，指从进入反应器开 始到某一时刻，称为年龄。 几个基本概念： 3、物料质点寿命（停留时间） 寿命是对离开反应器的质点而言，指从进入反 应器开始到离开反应器的时间

§6.1 混合现象的分类 #按混合尺度的大小混合也可分为两种类型： 宏观混合：设备尺度上的混合 （全混流和平推流是宏观混合的两种极限状态) 微观混合：物料微团尺度上的混合 (微团之间完全均一的混合状态-均相反应过程； 微团之间完全不混合的状态-固相加工反应过程)

按混合尺度的大小混合也可分为两种类型： 宏观混合：设备尺度上的混合 （全混流和平推流是宏观混合的两种极限状态） 微观混合：物料微团尺度上的混合 （微团之间完全均一的混合状态－均相反应过程； 微团之间完全不混合的状态－固相加工反应过程） §6.1 混合现象的分类

6.1混合现象的分类 互不相溶的液液反应-中间混合状态 预混合过程-发生于反应之前的混合过程。 分两步： (1)湍流混合 (产生的原因：机械搅拌或高速流体的射流所造成的湍 流流动；微团的大小取决于湍流的强度和尺度。) (2)分子扩散 (物料微团通过与周围流体之间的分子扩散作用而达到 分子尺度的均匀。)

§6.1 混合现象的分类 互不相溶的液液反应－中间混合状态 预混合过程－发生于反应之前的混合过程。 分两步： （1）湍流混合 (产生的原因：机械搅拌或高速流体的射流所造成的湍 流流动；微团的大小取决于湍流的强度和尺度。） （2）分子扩散 （物料微团通过与周围流体之间的分子扩散作用而达到 分子尺度的均匀。）

§6.2停留时间分布及其性质 停留时间分布 停留时间是指物料质点从进人反应器开 始，到离开为止，在反应器中总共停留的时 间，这个时间也就是质点的寿命。 物料在反应器中的停留时间分布是一个随 机过程，按照概率论，可用两种概率分布规 律来定量描述物料在流动系统中的停留时间 分布，这就是停留时间分布密度与停留时间 分布函数

停留时间分布 停留时间是指物料质点从进人反应器开 始，到离开为止，在反应器中总共停留的时 间，这个时间也就是质点的寿命。 物料在反应器中的停留时间分布是一个随 机过程，按照概率论，可用两种概率分布规 律来定量描述物料在流动系统中的停留时间 分布，这就是停留时间分布密度与停留时间 分布函数。 §6.2停留时间分布及其性质

6.2.1停留时间分布的表达 一、停留时间分布密度函数孔) 0 t什△t 停留时间介于t~t+△的粒子分率 f()=lim >0 △t f(t)dt=停留时间介于t~t+△的粒子分率

6.2.1停留时间分布的表达 t t t t f t t  +  = → 停留时间介于 ~ 的粒子分率 ( ) lim 0 一、停留时间分布密度函数f(t) 0 t t+Δt t f (t)dt =停留时间介于t ~ t +t的粒子分率

6.2.1停留时间分布的表达 ■f)曲线下的全部面积代表不同停留时间的物料占进 料分率的总和。 ·f)归一 广f(0=1 t0,0-0,0,f0>0.E r t+d

◼ f(t)曲线下的全部面积代表不同停留时间的物料占进 料分率的总和。 ◼ f(t)归一 ◼ t=0，f(t)=0，t>0， f(t)>0。 )d 1 0 =   f（t t 6.2.1停留时间分布的表达

二、停留时间分布函数F) 停留时间小于t的粒子数 F(t)= 停留小于t的粒子所占分率 流过反应器的粒子总数 ●-● 经计数知：时间轴上的总粒子数为25，三个区间上的粒子 数目分别为7,8,10个。故可求得： (5)=P fresidence time< F(1)Presidence time15 2525 F(15)-P (residence time110 25

7 (5) { 5} 25 F P residence time =  ＝ ( ) t F t t = 停留时间小于 的粒子数 ＝停留小于 的粒子所占分率 流过反应器的粒子总数 经计数知：时间轴上的总粒子数为25，三个区间上的粒子 数目分别为7，8，10个。故可求得： 7 8 15 (10) { 10} 25 25 F P residence time =  ＋ ＝ ＝ 7 8 10 (15) { 15} 1 25 F P residence time =  ＋ ＋ ＝ ＝ 二、停留时间分布函数F(t)

停留时间分布函数E0 停留时间小于t的粒子数 F(t)= 停留小于t的粒子所占分率 流过反应器的粒子总数 基本性质： 1.0 （1)1=0时，F0)=0 t=oo时，F(t)=1 （2)单调，非减涵数 F(t) (3)无因次

二、停留时间分布函数F(t) ( ) t F t t = 停留时间小于 的粒子数 ＝停留小于 的粒子所占分率 流过反应器的粒子总数 基本性质： （1） （2）单调，非减函数 （3）无因次 1.0 F(t) 0 t ( ) 1 0 ( ) 0 =  = = = t F t t F t 时， 时