第四章 非理想流动反应器设计ppt课件.ppt

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1、第四章非理想流动反应器设计从反应条件来看，一个工业规模反应器相当于无穷多个不同反应条件下的小反应器所构成，其反应结果是：无限多个小反应器结果的平均值。●用什么方法求解非理想反应器？第四章非理想流动反应器设计●统计平均法是求解非理想反应器平均反应结果的有效方法！（1）统计个体是什么？（物料粒子）（2）统计指标是什么？（停留时间）（3）统计函数是什么？（分布函数）（4）统计方法是什么？（示踪实验测定）（5）统计结果是什么？（统计特征值）第四章非理想流动反应器设计●求解非理想反应器平均反应结果的关键问题——用什么方法将统计结果与反应器平均结果联系起来？——数学模型方

2、法——用理想反应器来模拟非理想反应器——从PFR到轴向扩散模型：——从CSTR到多釜串联模型：最后由模型参数计算非理想反应器的平均结果。第四章非理想流动反应器设计4.2停留时间分布（RTD）的数字特征及无量纲化4.1流体物料粒子的停留时间分布函数和分布密度函数4.3理想流动模型4.4非理想流动模型4.5非理想流动反应器设计4.6混合质量对反应的影响第四章非理想流动反应器设计4.1物料粒子的停留时间分布函数和分布密度函数（1）流体物料粒子自反应器进口流入的那一刻算起，到反应器出口流出的那一刻为止，所经历的时间，称为流体物料粒子在反应器内的停留时间。停留时间示意图

3、年龄——存留于反应器内的停留时间，但没有流出反应器寿命——在反应器内所经历的总停留时间，但已流出反应器。第四章非理想流动反应器设计（2）停留时间有年龄和寿命之分停留时间年龄和寿命示意图寿命（lifetime）年龄（timeoflife）第四章非理想流动反应器设计（3）流体物料粒子——大量流体分子或原子集合体。其大小：与宏观粒子相比可忽略不计，与微观粒子相比是许许多多个流体分子的集合体。其性质参数：具有统计规律。意义：是一个假设的概念模型，且不具实际大小，作为整体物料的个体单元，用以描述反应器内物料的流状况，建立停留时间分布函数。定义：当流体物料稳定流入反应器时

4、，瞬间加入N个第二种惰性流体粒子，在停留时间0→t内流出的粒子数在总粒子数N中的分率，用“F(t)”表示，即（无因次）4.1.1体停留时间分布的定量描述第四章非理想流动反应器设计（1）停留时间分布函数F(t)注意：F(t)是累计函数，总是以0为起点，到∞时间的累积之和某时间段的分布函数应为：（4-1）RTD试验测定示意图100颗例如：第四章非理想流动反应器设计第四章非理想流动反应器设计经停留时间分布实验测定，得到反应器出口物料数据见下表：t→t+△t0～22～44～66～88～1010～1212～14ni0830391850试计算任意时间t的分布函数值和各时间

5、段的分布函数值。【解】①计算任意0～t时间的分布函数值因分布函数是累积函数，须将实验结果整理成累积值，再计算F(t)值，结果见下表第四章非理想流动反应器设计0～t2468101214∑ni08387795100100F(t)00.080.380.770.951.001.00计算举例：当t=6时，0～6时间的粒子数为38，总粒子数N为100颗，分别代入分布函数的定义式，可求得同理，可计算任意时间的分布函数值，分别列入表中，并在t～F(t)坐标上绘图，将得到停留时间分布函数曲线：第四章非理想流动反应器设计渐近线S型曲线第四章非理想流动反应器设计②计算各时间段△t的

6、分布函数值t→t+△t0～22～44～66～88～1010～1212～14ni0830391850F(△t)00.080.300.390.180.050.0计算举例：同理可计算其它各时间段的分布函数值，见上表。第四章非理想流动反应器设计（2）停留时间分布密度函数E(t)定义：停留时间分布函数F(t)在某时间段t→t+dt内的平均变化率称为停留时间分布密度函数，用“E(t)”表示，即（时间-1）（4-2）①物理意义：反映了某时间段流出惰性粒子数的平均分率，能真正体现停留时间的分布特性。意义：第四章非理想流动反应器设计②表达了分布函数F(t)和分布密度函数E(t)

7、的关系③说明分布函数F(t)可进行数学上的归一化（4-4）（4-3）第四章非理想流动反应器设计t→t+△t0～22～44～66～88～1010～1212～14ni0830391850F(△t)00.080.300.390.180.050.0E(△t)00.040.150.1950.090.0250.0例如：根据前面求得的时间段分率可得分布密度函数值如下：计算举例：同理可计算其它任何时间段的分布密度函数值，见上表。第四章非理想流动反应器设计停留时间分布密度函数条形分布图和分布曲线用一定的方法将示踪剂加到反应器进口，然后在反应器出口物料中检验示踪剂信号，以获得示踪

8、剂在反应器中停留时间分布的实验数据。选