《化学反应工程》课程教学资源（课件讲稿）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,)r+n dt )↓的品 V dt 恒容时： (5)=- C C=C0(1-x) 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 Va(-ra△H) UA(T-T) dr-,-△MD_ UA (T-T) dt pCp VRPCP dCA 绝热时： dr_-4-△四 (-r4)=- dt pcp dt T-五-Amen-e,)）Ax

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-Ame0-c,=AT, 绝热温升 AT-(T-)AH) pcp 含义 AT=C-AH )VC 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 小学会会 dt →t=n4A0JxoV(-rA) 恒容时： cr高 简单反应：AP(-”4)=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 (-T)=kCa ,=n,1 1=C”AC-）k1=w kt=in C

Chemical Reaction Engineering A A 一级反应 (r )  kC A f x A A A A k C x k x dx t C A f      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： 6尚1%

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 (-r)=kC.CB 若B大大过量， 即CB0>C40 则 )=kC 称为拟一级反应，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