《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
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