天津大学反应工程课件第五章课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,停留时间分布与反应器的流动模型,第五章,天津大学化工学院,反应工程教学组,1,1.停留时间分布概述,活塞流和全混流反应器中流体流动可分别采用活塞流与全混流模型描述，反应器内流动状况的不同对反应有十分明显的影响；,反应进行的完全程度与物料在反应器内的停留时间长短有关；,流动状况可通过停留时间分布定量表征，流动模型基于停留时间分布；,停留时间分别有年龄分布与寿命分布；,停留时间分布研究对象是反应器内的流体粒子或微团。,2,t=0,100个,2.停留时间分布的定量描述,3,4,归一化,条件,停留时间分布密度函数,E,(t),停留时间分布密度函数,E,(,t,)性质,t t+dt,E,(,t,),5,方法来测定停留时间分布。,多釜串联模型的E()图,C(0)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度,示踪剂应易于和主流体溶或混为一体，除了显著区别于主流体的某一性质以便于检测外，两者应尽可能相同饿物理性质；,停留时间分布密度函数E(t)性质,流动状况可通过停留时间分布定量表征，流动模型基于停留时间分布；,微观混合对反应速率的影响,停留时间分布的定量描述,测得一流动系统的响应曲线c(t),试推导平均停留时间和方差,4 理想反应器的停留时间分布,C(0)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度,停留时间分布密度函数E(t),4 反应器全混流模型的检验,C()：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度,示踪剂的浓度最好与检测信号具有较宽的线形范围；,方法来测定停留时间分布。,封闭系统，,常数,停留时间分布函数,F,(t),6,5.2 停留时间分布的实验测定,1.脉冲法,2.阶跃法,3.周期输入法,升阶法,降阶法,示踪响应法：通过在系统中加入示踪剂的,方法来测定停留时间分布。,7,脉冲法,输入曲线,响应（输出）曲线,c,0,(t),示踪剂加入方法；,输出曲线的测定方法。,8,示踪剂加,入总量,系统出口检测,的示踪剂量,例5.1脉冲法停留时间分布的计算。,tt+dt,示踪剂分布,9,阶跃法,系 统,切换,主流体,Q,Q,检测器,含示踪剂的流体,Q,与脉冲法区别？,10,C(,),：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度,升阶法,0,c(,),c,0,(t),t,t=0,输入曲线,响应曲线,c(,),c(t),t,0,11,2 用（1）脉冲法、（2）升阶法、（3）降阶法分别,4 理想反应器的停留时间分布,4 反应器全混流模型的检验,示踪剂应低浓度时即可方便检测；,停留时间分布研究对象是反应器内的流体粒子或微团。,全混流与活塞流（平推流）,停留时间分布与反应器的流动模型,方法来测定停留时间分布。,停留时间分布与反应器的流动模型,停留时间分布函数F(t),（2）若采用活塞流管式反应器，试预测反应器出口A的转化率，并比较。,微观混合对反应速率的影响,（2）若采用活塞流管式反应器，试预测反应器出口A的转化率，并比较。,示踪剂应低浓度时即可方便检测；,停留时间分布密度函数E(t)性质,4 理想反应器的停留时间分布,示踪剂的浓度最好与检测信号具有较宽的线形范围；,C(0)：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度,升阶法,t-dtt,示踪剂输入量,停留时间小于,t,的示踪剂量,12,降阶法,0,c(,0,),c,0,(t),t,t=0,0,c(,0,),c(t),t,输入曲线,响应曲线,C(,0,),：含示踪剂的流体中示踪剂的浓度,13,降阶法,tt+dt,示踪剂输入量,停留时间大于,t,的示踪剂量,14,示踪剂选择基本原则,示踪剂应易于和主流体溶或混为一体，除了显著区别于主流体的某一性质以便于检测外，两者应尽可能相同饿物理性质；,示踪剂应低浓度时即可方便检测；,示踪剂的浓度最好与检测信号具有较宽的线形范围；,示踪剂应不与主流体发生反应，用于多相系统的示踪剂应不发生相间转移。,15,1.平均停留时间,16,2.方差,P134,例5.2 用（1）脉冲法、（2）升阶法、（3）降阶法分别,测得一流动系统的响应曲线,c(t),试推导平均停留时间和方差,与,c(t),的关系。（*）,P135,例5.3,17,5.4 理想反应器的停留时间分布,(t),t=0,t,E(t),1.0,1.活塞流模型,18,19,全混流,活塞流,P139,例5.4 反应器全混流模型的检验,20,5.5 非理想流动现象,1.滞流,固定床反应器停留时间分布,21,22,3.短路,23,层流反应器的停留时间分布,4.径向速率不均匀,24,5.6 非理想流动模型,1.离析流模型,25,2.多釜串联模型,活塞流,流反应器,单个全混,流反应器,多釜串,反应器,N,？,26,c,P,c,p-1,c,0,c,N,初始条件,多釜串平均停留时间与方差的计算（升阶法）,27,P=1,P=2,28,P=N,29,多釜串联模型的,E,(,)图,30,P151，例5.8（1）,多釜串联模型进行反应器计算,（2）若采用活塞流管式反应器，试预测反应器出口A的转化率，并比较。,31,5.8 流动反应器中流体的混合,宏观流体,微观流体,完全离析,完全微观混合,部分离析,基本概念,1.宏观混合：设备尺度上的混合。,全混流与活塞流（平推流）,2.微观混合：微团尺度上的混合。,32,2.微观混合对反应速率的影响,33,3.混合早晚对反应器影响,34,谢谢观看,