反应工程复习内容

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1、化学反应工程的内容：反应动力学和反应器设计与分析转化率：指某一反应物转化的百分率或分率，其定义为：连续反应器：以反应器进口处原料的状态为起始状态。间歇反应器：以反应开始时的状态为起始状态。串联反应器：以进入第一个反应器的原料组成为起始状态。有循环物料的反应系统存在两种转化率：单程转化率和全程转化率。收率与选择性：转化率是针对反应物而言，收率则是针对产物而言。收率定义：vA和vR分别为关键组分A和反应产物R的化学计量系数。对于单一反应，转化率与收率数值上相等，但多个反应同时进行就不同。对于有物料循环的反

2、应系统，与转化率一样，也有单程收率和全程收率之分。选择性：说明了主副反应进行程度的相对大小。转化率、收率和选择性三者的关系：反应器的类型分为：管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。反应器的操作方式：间歇操作、连续操作、半间歇（或半连续）操作。反应器设计的基本方程：质量守恒定律而建立的通式：工业反应器的放大：以相似理论和因此分析为基础的相似放大法，但这种方法用于反应器放大则无能为力。但长期以来是使用逐级经验放大，后来的数学模型方法也是一种比较理想的反应器放大方法。化学反应速率

3、定义：单位时间、单位体积反应物系中某一反应组分的反应量。反应：有：由于A和B是反应物，其量总是随时间而减少，估时间导数dnA/dt＜0，R为产物，则dnR/dt＞0。因此，计算反应速率时，需加上一负号，使反应速率恒为正值。反应物转化量和产物的生成量之间比例应符合化学计量关系：即因此：因为，对于恒容过程，V为常数，则反应速率方程定义：通常是在溶剂及催化剂和压力一定下，定量描述反应速率与温度及浓度的关系。即基元反应时：rA=kcAvAcBvBk为反应速率常数，为温度的函数。连续釜式反应器的反应体积全混流模

4、型：CSTR（ContinuouslyStirredTankReactor—CSTR）又称理想混合流反应器或连续搅拌釜式反应器，进出物料的操作是连续的，可以单釜或多釜串联操作。★新鲜物料瞬间混合均匀，存在不同停留时间的物料之间的混合，即返混。物料返混是连续操作反应器存在的现象，且逆向混合程度最大，逆向混合直接导致稀释效应最大。★反应器内所有空间位置的物系性质是均匀的，并且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内物料的浓度与温度均一，且与出口物料温度、浓度相同。★反应器内物系的所有参数，如T、C、P等均不

5、随时间变化，从而不存在时间独立变量，独立变量是空间。两点说明：◆CSTR体系性质均一，不随时间而变，可就整个反应器进行物料衡算，而且单位时间可以任取。◆连续操作的物料累积量为零。基本衡算式：进入量-排出量-反应量=累积量对反应的A作物料衡算：进入量=FA0=Q0CA0排出量=FA=FA0(1-xA)=Q0CA0(1-xA)反应量=（-rA）VR连续操作的物料累积量为零------Q0CA0-Q0CA0(1-xA)-（-rA）VR=0为了对连续反应器的生产能力作比较，往往引用空间时间（简称空时），其定义

6、为：，空时越小，表示该反应器的处理物料量越大，生产能力大。连续釜式反应器的定态操作温度定态操作稳定的必要条件：移热线的斜率大于放热曲线的斜率。且定态操作温度时是两线的交点：平推流模型（活塞流）：PFR（PlugFlowReactor—PFR）★在与流动方向呈垂直的截面上没有流速分布；★而在流体流动的方向不存流体质点间的混合，即无返混现象；★离开平推流反应器的所有流体质点均具有相同的平均停留时间(t)，而这个停留时间就等于反应时间t。★对于平推流反应器，停留时间和平均停留时间是一致的，物料衡算：为了计算

7、反应体积，将上式转为转化率的函数：，又因，故，积分后可求出反应体积，根据空时的定义，，两边除以Q0，得到管式与釜式反应器反应体积的比较以管式反应器所需的反应体积最小，而单釜最大，多釜串联则介于两者之间，且串联的釜数越多，所需的反应体积越小。CSTRPFR对于正常动力学，管式反应器优于釜式反应器，完成同样生产任务所需要的反应体积较小，但对于反常动力学，情况则相反，但毕竟此情况属于少数。1.停留时间分布密度函数定义：在稳定连续流动系统中，同时进入反应器的N个流体粒子中，其停留时间为t～t+dt的那部分粒子

8、占总粒子数N的分率记作停留时间分布密度函数。依此定义函数具有归一化的性质：2.停留时间分布函数定义：在稳定连续流动系统中，同时进入反应器的N个流体粒子中，其停留时间小于t的那部分粒子占总粒子数N的分率记作：停留时间分布函数。3.之间的关系以及停留时间分布实验测定方法是示踪响应法，通过用示踪剂来跟踪流体在系统内的停留时间。根据示踪剂加入方式的不同，又可分为脉冲法、阶跃法及周期输入法三种。一、脉冲法——测E(t)离散型：若相同，而离散型：二、阶跃法——测F(