華東理工CH9(簡化)

1、第九章、熱量傳遞與反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性第九章、熱量傳遞與反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性9.1 熱穩(wěn)定性和參數(shù)靈敏性的概念熱穩(wěn)定性和參數(shù)靈敏性的概念9.2 催化劑顆粒溫度的熱穩(wěn)定性催化劑顆粒溫度的熱穩(wěn)定性9.3 連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性9.4 管式固定床反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性管式固定床反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性 連續(xù)流動反應(yīng)器一般按定常態(tài)設(shè)計，但反應(yīng)器的操作并連續(xù)流動反應(yīng)器一般按定常態(tài)設(shè)計，但反應(yīng)器的操作并不總是穩(wěn)定的。流量、濃度、溫度等隨時都在發(fā)生著變化。不總是穩(wěn)定的。流量、濃度、溫度等隨時都在發(fā)生著變化。本章討論一旦某些操作參數(shù)發(fā)生變化，反應(yīng)器是否還能在接本章討論一旦某些操作參數(shù)發(fā)生變化，反應(yīng)

2、器是否還能在接近設(shè)計條件下操作；這些參數(shù)的變化，是否影響了反應(yīng)器的近設(shè)計條件下操作；這些參數(shù)的變化，是否影響了反應(yīng)器的安全運行。安全運行。9.1 熱穩(wěn)定性和參數(shù)靈敏性的概念熱穩(wěn)定性和參數(shù)靈敏性的概念一、反應(yīng)器的熱平衡狀態(tài)一、反應(yīng)器的熱平衡狀態(tài) 反應(yīng)的放熱速率等于移熱速率時所對應(yīng)的狀態(tài)稱為熱平反應(yīng)的放熱速率等于移熱速率時所對應(yīng)的狀態(tài)稱為熱平衡狀態(tài)，此時反應(yīng)器內(nèi)的溫度不隨時間變，為定常態(tài)。衡狀態(tài)，此時反應(yīng)器內(nèi)的溫度不隨時間變，為定常態(tài)。二、反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性 指反應(yīng)器受到外來干擾后的自衡能力，如外來干擾使反應(yīng)指反應(yīng)器受到外來干擾后的自衡能力，如外來干擾使反應(yīng)溫度偏離了平衡態(tài)，干擾消除

3、后，反應(yīng)溫度能自動返回原平衡溫度偏離了平衡態(tài)，干擾消除后，反應(yīng)溫度能自動返回原平衡態(tài)，稱反應(yīng)器為熱穩(wěn)定的；若干擾消除后該溫度會繼續(xù)變化至態(tài)，稱反應(yīng)器為熱穩(wěn)定的；若干擾消除后該溫度會繼續(xù)變化至另一個平衡狀態(tài)為止，則該反應(yīng)器為熱不穩(wěn)定的。另一個平衡狀態(tài)為止，則該反應(yīng)器為熱不穩(wěn)定的。 反應(yīng)器的熱平衡和熱穩(wěn)定性是兩個不同的概念。平衡有兩種，反應(yīng)器的熱平衡和熱穩(wěn)定性是兩個不同的概念。平衡有兩種，穩(wěn)定的平衡和不穩(wěn)定的平衡。穩(wěn)定的平衡和不穩(wěn)定的平衡。反應(yīng)器的穩(wěn)定性對反應(yīng)器操作的意義反應(yīng)器的穩(wěn)定性對反應(yīng)器操作的意義 若反應(yīng)器是穩(wěn)定的，擾動消失后若反應(yīng)器是穩(wěn)定的，擾動消失后T會自動返回原平衡態(tài)，會自動返回原平衡

4、態(tài)，操作中無需對溫度進(jìn)行專門調(diào)節(jié)；若反應(yīng)器是不穩(wěn)定的，擾操作中無需對溫度進(jìn)行專門調(diào)節(jié)；若反應(yīng)器是不穩(wěn)定的，擾動消失后動消失后T不會自動返回原平衡態(tài)，須設(shè)附加裝置調(diào)節(jié)使之返不會自動返回原平衡態(tài)，須設(shè)附加裝置調(diào)節(jié)使之返回平衡態(tài)?；仄胶鈶B(tài)。三、反應(yīng)器參數(shù)的靈敏性、反應(yīng)器參數(shù)的靈敏性 指反應(yīng)器系統(tǒng)一個參數(shù)的微小變化所能引起的反應(yīng)器內(nèi)指反應(yīng)器系統(tǒng)一個參數(shù)的微小變化所能引起的反應(yīng)器內(nèi)T或反應(yīng)結(jié)果的變化程度。若一個參數(shù)的微小變化能引起反應(yīng)或反應(yīng)結(jié)果的變化程度。若一個參數(shù)的微小變化能引起反應(yīng)器內(nèi)器內(nèi)T或反應(yīng)結(jié)果的重大變化，稱反應(yīng)器的參數(shù)靈敏性高，否或反應(yīng)結(jié)果的重大變化，稱反應(yīng)器的參數(shù)靈敏性高，否則，參數(shù)靈敏性

5、低。則，參數(shù)靈敏性低。1、參數(shù)靈敏性與熱穩(wěn)定性的區(qū)別參數(shù)靈敏性與熱穩(wěn)定性的區(qū)別 熱穩(wěn)定性是對微小短暫的擾動而言，指反應(yīng)器受到短暫熱穩(wěn)定性是對微小短暫的擾動而言，指反應(yīng)器受到短暫擾動后有無恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力；參數(shù)靈敏性是對微小但持?jǐn)_動后有無恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力；參數(shù)靈敏性是對微小但持久的調(diào)整而言，指參數(shù)調(diào)整后對反應(yīng)器操作溫度及其它參數(shù)久的調(diào)整而言，指參數(shù)調(diào)整后對反應(yīng)器操作溫度及其它參數(shù)的影響。的影響。2、參數(shù)靈敏性對反應(yīng)器操作的意義、參數(shù)靈敏性對反應(yīng)器操作的意義 反應(yīng)器的參數(shù)靈敏性過高，說明參數(shù)的微小變化將會引反應(yīng)器的參數(shù)靈敏性過高，說明參數(shù)的微小變化將會引起起T及反應(yīng)結(jié)果較大及反應(yīng)結(jié)果較大 的變

6、化，對操作參數(shù)的調(diào)整會相應(yīng)的有的變化，對操作參數(shù)的調(diào)整會相應(yīng)的有很高的精度要求，會使反應(yīng)器的操作變得非常困難。很高的精度要求，會使反應(yīng)器的操作變得非常困難。9.2 催化劑顆粒溫度的熱穩(wěn)定性催化劑顆粒溫度的熱穩(wěn)定性一、催化劑顆粒的定態(tài)溫度一、催化劑顆粒的定態(tài)溫度 指放熱速率指放熱速率=移熱速率時對應(yīng)的溫度。移熱速率時對應(yīng)的溫度。（1）顆粒內(nèi)部的傳熱）顆粒內(nèi)部的傳熱 （2）顆粒接觸處的熱傳導(dǎo)）顆粒接觸處的熱傳導(dǎo) （3）顆粒與周圍流體的對流傳熱。）顆粒與周圍流體的對流傳熱。 假設(shè)顆粒內(nèi)部的傳熱足夠快，又粒間接觸面積很小，粒接假設(shè)顆粒內(nèi)部的傳熱足夠快，又粒間接觸面積很小，粒接觸處的傳熱可忽略不計，則顆

7、粒唯一有效的散熱途徑是與周圍觸處的傳熱可忽略不計，則顆粒唯一有效的散熱途徑是與周圍流體的對流傳熱。流體的對流傳熱。1、固定床內(nèi)顆粒的傳熱、固定床內(nèi)顆粒的傳熱催化劑顆粒與流體間的傳熱速率可由下式表示：催化劑顆粒與流體間的傳熱速率可由下式表示： rsbPQh a TT V以以Qr對對TS作圖為一直線作圖為一直線,其斜率為其斜率為haVP，2、催化劑顆粒的定態(tài)溫度、催化劑顆粒的定態(tài)溫度 催化劑顆粒要維持定態(tài)操作必須使顆粒內(nèi)、外表面上的反催化劑顆粒要維持定態(tài)操作必須使顆粒內(nèi)、外表面上的反應(yīng)放熱速率等于顆粒向周圍流體的傳熱速率。應(yīng)放熱速率等于顆粒向周圍流體的傳熱速率。 由：由： gPQHR V （1）在

8、反應(yīng)溫度較低時，反應(yīng)速率小于擴(kuò)散速率，過程為化學(xué)）在反應(yīng)溫度較低時，反應(yīng)速率小于擴(kuò)散速率，過程為化學(xué)反應(yīng)控制，反應(yīng)控制， g QnnbbPRkCH kCV 以以QgTS作圖為一指數(shù)曲線。作圖為一指數(shù)曲線。（2）隨溫度的升高，反應(yīng)速率逐漸增大，由反應(yīng)控制變?yōu)閿U(kuò)散）隨溫度的升高，反應(yīng)速率逐漸增大，由反應(yīng)控制變?yōu)閿U(kuò)散控制，此時：控制，此時： , gbggbPRk aCQH k a CV 因外擴(kuò)散的活化能比化學(xué)反應(yīng)的活化能低一個數(shù)量級，曲因外擴(kuò)散的活化能比化學(xué)反應(yīng)的活化能低一個數(shù)量級，曲線會變得平坦，即：實際顆粒的放熱曲線為一線會變得平坦，即：實際顆粒的放熱曲線為一S形曲線。形曲線。 二、催化劑顆粒定

9、態(tài)溫度的穩(wěn)定條件二、催化劑顆粒定態(tài)溫度的穩(wěn)定條件A點：點：當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略大于略大于TA時時(dT0)，有，有QgQr ，移熱速，移熱速率大于放熱速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到率大于放熱速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到A點；點； 當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略小于略小于TA時，有時，有QgQr ，移熱速率小于放，移熱速率小于放熱速率，體系溫度上升，自動恢復(fù)到熱速率，體系溫度上升，自動恢復(fù)到A點。故點。故A點為穩(wěn)定點。點為穩(wěn)定點。B點：點：當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略大于略大于T B時時(dT0)，有，有QrQg ，移熱速，移熱速率小于放熱速率，體系繼續(xù)溫度上降，直至到率小于放熱速率，體系繼續(xù)溫度上

10、降，直至到C點；點； 當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略小于略小于T B時，有時，有QrQg ，移熱速率大于放熱，移熱速率大于放熱速率，體系溫度繼續(xù)下降，直至到速率，體系溫度繼續(xù)下降，直至到A點。此點為不穩(wěn)定點。點。此點為不穩(wěn)定點。 Qg線、線、Qr線有線有 A、B、C 三個交點。三個交點都滿足熱平衡三個交點。三個交點都滿足熱平衡條件條件Qg=Qr，其穩(wěn)定性分析如下：，其穩(wěn)定性分析如下：C點：點：當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略大于略大于Tc時時(dT0)，有，有QgQr ，移熱速，移熱速率大于放熱速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到率大于放熱速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到C點；點； 當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略小于略小

11、于TC時，有時，有QgQr ，移熱速率小于放熱，移熱速率小于放熱速率，體系溫度上升，自動恢復(fù)到速率，體系溫度上升，自動恢復(fù)到C點。此點為穩(wěn)定點。點。此點為穩(wěn)定點。 在穩(wěn)定的定態(tài)點在穩(wěn)定的定態(tài)點A及及C處，移熱線的斜率大于放熱曲線的斜率處，移熱線的斜率大于放熱曲線的斜率grdQdQdTdT 定態(tài)穩(wěn)定的充分必要條件：定態(tài)穩(wěn)定的充分必要條件： 定常條件：定常條件： 穩(wěn)定性條件：穩(wěn)定性條件：rgQQ grdQdQdTdT B點為不穩(wěn)定操作點，點為不穩(wěn)定操作點，若工藝條件要求催化劑若工藝條件要求催化劑溫度須達(dá)到溫度須達(dá)到TB，唯一有，唯一有效的辦法就是采取相應(yīng)效的辦法就是采取相應(yīng)的措施來增大移熱速率的措

12、施來增大移熱速率線的斜率，如圖中虛線線的斜率，如圖中虛線示，與此同時還需相應(yīng)示，與此同時還需相應(yīng)提高流體主體的溫度提高流體主體的溫度Tb。由移熱速率方程知，增由移熱速率方程知，增大斜率的唯一途徑是增大斜率的唯一途徑是增大流體的線速度。大流體的線速度。G三、臨界著火條件與臨界熄火條件臨界著火條件與臨界熄火條件1、臨界著火溫度：、臨界著火溫度： 在流體濃度和線速度在流體濃度和線速度一定的條件下，若使流體主一定的條件下，若使流體主體溫度自體溫度自Tb逐漸上升，催化逐漸上升，催化劑顆粒的溫度也相應(yīng)的緩慢劑顆粒的溫度也相應(yīng)的緩慢升高；當(dāng)流體溫度超過升高；當(dāng)流體溫度超過Tig時，催化劑顆粒溫度會出現(xiàn)時，催

13、化劑顆粒溫度會出現(xiàn)突躍至突躍至TC，這一點稱為著火這一點稱為著火點；相應(yīng)的流體溫度點；相應(yīng)的流體溫度Tig稱為稱為催化劑的顆粒的臨界著火溫催化劑的顆粒的臨界著火溫度。度。 2、臨界熄火溫度：、臨界熄火溫度： 當(dāng)催化劑處于上操作點時，若將進(jìn)料溫度逐漸降低，則顆當(dāng)催化劑處于上操作點時，若將進(jìn)料溫度逐漸降低，則顆粒溫度也將隨之降低；當(dāng)流體溫度稍稍低于粒溫度也將隨之降低；當(dāng)流體溫度稍稍低于Tex時，催化劑顆粒時，催化劑顆粒溫度即由上操作點躍至下操作點，這一點稱為熄火點，相應(yīng)的溫度即由上操作點躍至下操作點，這一點稱為熄火點，相應(yīng)的流體溫度流體溫度Tex稱為催化劑的顆粒的臨界熄火溫度。稱為催化劑的顆粒的臨

14、界熄火溫度。3、臨界著火溫度與臨界熄火溫度的確定、臨界著火溫度與臨界熄火溫度的確定 催化劑上的反應(yīng)放熱速率為：催化劑上的反應(yīng)放熱速率為： g QnssPH k CV 催化劑與顆粒間的傳熱速率為：催化劑與顆粒間的傳熱速率為： rsbPQh a TT V 在臨界著火點處，反應(yīng)溫度較低，其極限反應(yīng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小在臨界著火點處，反應(yīng)溫度較低，其極限反應(yīng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于極限擴(kuò)散速率，固可近似認(rèn)為：于極限擴(kuò)散速率，固可近似認(rèn)為：CS=Cb ,則有：則有： g Q0()sERTnnsbPbPH k CVk eC VH 將上式對將上式對Ts求導(dǎo)數(shù)：求導(dǎo)數(shù)：gQ 022()()sERTnnbPSbPSSSdEEk eC

15、 VHk C VHdTRTRT 催化劑在臨界著火條件下的特征為：催化劑在臨界著火條件下的特征為：()() , ()()grgigrigigigssdQdQQQdTdT將將 對對TS求導(dǎo)數(shù)得：求導(dǎo)數(shù)得： rsbPQh a TT VrPSdQhaVdT 代入：代入： ()()grigigssdQdQdTdT 得：得： 2()nSbSEk CHhaRT又據(jù)：又據(jù)： , ()()()()gigrignSbPSbPQQk C VHha TT V 兩式相除得：兩式相除得：2SSbRTTTE在臨界著火點：在臨界著火點：TS=TSi , Tb=Tig 固有：固有： 2siigsiRTTTE 上式為臨界著火溫度

16、的計算式，其中上式為臨界著火溫度的計算式，其中Tsi為著火時的顆粒溫為著火時的顆粒溫度，可由度，可由 求取，可見求取，可見Tig 和和Tsi對反應(yīng)和催對反應(yīng)和催化劑一定的情況下，只是化劑一定的情況下，只是Cb和和u的函數(shù)。的函數(shù)。 2()nSbSEk CHhaRT 對臨界熄火狀態(tài)，因此時對臨界熄火狀態(tài)，因此時T較高，極限反應(yīng)速率高于極限較高，極限反應(yīng)速率高于極限擴(kuò)散速率擴(kuò)散速率. ()gbggbPRk aCQH k aC V 放熱速率：放熱速率：傳熱速率：傳熱速率： rsbPQh a TTV 可導(dǎo)得：臨界熄火溫度：可導(dǎo)得：臨界熄火溫度：exseMTTT 對絕熱反應(yīng)器內(nèi)的微元體積作熱量衡算：對絕

17、熱反應(yīng)器內(nèi)的微元體積作熱量衡算：()Pbv C dTH RdV 絕熱反應(yīng)器操作狀態(tài)的判斷絕熱反應(yīng)器操作狀態(tài)的判斷 對絕熱反應(yīng)器內(nèi)的微元體積作物料衡算：對絕熱反應(yīng)器內(nèi)的微元體積作物料衡算：bvdCRdV 將物料衡算式與熱量衡算式相除得：將物料衡算式與熱量衡算式相除得：()bbPHdTdCC 積分上式得：積分上式得：()()bbobobPHTTCCC 則上式變?yōu)椋簞t上式變?yōu)椋?1)bbboadboCTTTC 上式為絕熱反應(yīng)器內(nèi)任一截面上流體溫度與濃度之間的關(guān)系，上式為絕熱反應(yīng)器內(nèi)任一截面上流體溫度與濃度之間的關(guān)系，在在T-C圖上為一直線。圖上為一直線。令：令：()boadPH CTC 為絕熱溫升為

18、絕熱溫升四、在上操作點時的催化劑顆粒溫度四、在上操作點時的催化劑顆粒溫度 反應(yīng)器處于上操作點操作是否對反應(yīng)有利分析如下：反應(yīng)器處于上操作點操作是否對反應(yīng)有利分析如下：1、外擴(kuò)散對反應(yīng)選擇性的影響是否有利、外擴(kuò)散對反應(yīng)選擇性的影響是否有利 上操作點相當(dāng)于傳質(zhì)控制狀態(tài)，對反應(yīng)選擇性的影響是否上操作點相當(dāng)于傳質(zhì)控制狀態(tài)，對反應(yīng)選擇性的影響是否有利可看傳質(zhì)控制對反應(yīng)選擇性是否有利，見第八章的討論。有利可看傳質(zhì)控制對反應(yīng)選擇性是否有利，見第八章的討論。2、從反應(yīng)溫度上討論對選擇性是否有利、從反應(yīng)溫度上討論對選擇性是否有利 若在下操作點操作，催化劑顆粒溫度與流體溫度相差不大，若在下操作點操作，催化劑顆粒溫

19、度與流體溫度相差不大，但在上操作點其溫差是相當(dāng)大的，這一溫差會影響反應(yīng)的選擇但在上操作點其溫差是相當(dāng)大的，這一溫差會影響反應(yīng)的選擇性，影響催化劑的活性，下面討論此溫差的計算。性，影響催化劑的活性，下面討論此溫差的計算。 對氣固相催化反應(yīng)，在定態(tài)條件下：對氣固相催化反應(yīng)，在定態(tài)條件下： 顆粒表面反應(yīng)放熱顆粒表面反應(yīng)放熱=傳遞給周圍流體的熱，即：傳遞給周圍流體的熱，即：()()SbH Rha TT在上操作點，過程處于傳質(zhì)控制，在上操作點，過程處于傳質(zhì)控制，gbRk aC ()()()ggbSbkSbbhH k aCha TTTTH Cmax()()gkMSbbhTTTH C 在上操作點操作時，顆粒

20、與流體間的溫差為最大（見圖在上操作點操作時，顆粒與流體間的溫差為最大（見圖10-6），即：），即：由由232/3232/3() () gDDCgCPHHrPrkGJJSkGSGC JhJPhGCP 得得：得得：將上式代入將上式代入23231()() ()()grMbbPCrMadCkPTH CHChCSPTTS 得：得：其中絕熱溫升：其中絕熱溫升：()boadPH CTC 對氣固系統(tǒng)對氣固系統(tǒng)Pr=SC ，故有：，故有：MadTT 將上兩式相除，取將上兩式相除，取JD=JH得：得：231()grPCkPhCS 一、一、 全混釜的熱平衡條件全混釜的熱平衡條件 9.3、全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性、全混

21、流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性 VCA0 = VCAf + kCAfVR 對對A作物料衡算：作物料衡算：(以一級不可逆反應(yīng)為例）以一級不可逆反應(yīng)為例） 進(jìn)入進(jìn)入A的量的量=出口出口A的量的量+反應(yīng)掉反應(yīng)掉A的量的量CAf (V+kVR)=CA0V01AAfCCk 即：即：反應(yīng)過程的放熱反應(yīng)過程的放熱 速率：速率： g QAfRH kCV 以以QgT作圖為一作圖為一S形曲線，如下圖示。形曲線，如下圖示。 0rcPQUA T TCT T 反應(yīng)過程的移熱速率：反應(yīng)過程的移熱速率： 假設(shè)假設(shè)T0=Tc，且且、Cp不隨溫度變，則：不隨溫度變，則： ()rPcQUACTT 以以QrT作圖為一直線。作圖為一直線。 gQ

22、000exp1expAREH k CVRTEkRT 00 1EARTAfCkk eCk 將將和和代代入入得得：A點：點：當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略大于略大于TA時時(dT0)，有，有QgQr ，移熱速，移熱速率大于放熱速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到率大于放熱速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到a點。當(dāng)有擾動點。當(dāng)有擾動使使T略小于略小于TA時，有時，有QgQr ，移熱速率小于放熱速率，體系溫，移熱速率小于放熱速率，體系溫度上升，自動恢復(fù)到度上升，自動恢復(fù)到A點。點。B點：點：當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略大于略大于T B時時(dT0)，有，有QrQg ，移熱速率，移熱速率小于放熱速率，體系繼續(xù)溫度上降，直至

23、到小于放熱速率，體系繼續(xù)溫度上降，直至到C點點; 當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略小于略小于TB時，有時，有QrQg ，移熱速率大于放熱速率，體系溫度繼，移熱速率大于放熱速率，體系溫度繼續(xù)下降，直至到續(xù)下降，直至到A點。點。 A、B、C三點均為滿足熱平衡條件的定態(tài)點。三點均為滿足熱平衡條件的定態(tài)點。二、全混釜的熱穩(wěn)定性二、全混釜的熱穩(wěn)定性全混釜的熱穩(wěn)定條件全混釜的熱穩(wěn)定條件：熱平衡條件：熱平衡條件： 熱穩(wěn)定條件：熱穩(wěn)定條件： rgQQ grdQdQdTdT C點：點：當(dāng)有擾動使當(dāng)有擾動使T略大于略大于Tc時時(dT0)，有，有QgQr ，移熱速，移熱速率大于放熱速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到率大于放熱

24、速率，體系溫度下降，自動恢復(fù)到C點。當(dāng)有擾動點。當(dāng)有擾動使使T略小于略小于Tc時，有時，有QgQr ，移熱速率小于放熱速率，體系，移熱速率小于放熱速率，體系溫度上升，自動恢復(fù)到溫度上升，自動恢復(fù)到C點。點。注：注：（1）對可逆放熱反應(yīng)）對可逆放熱反應(yīng) = PgRAfPRAf2CQ(H ) V (kCk C)(H ) Vk(C)Kd ln KHTk, K(0 )dTRT ，隨隨 即：可逆放熱反應(yīng)的速率隨即：可逆放熱反應(yīng)的速率隨T升高先增大后減小，存升高先增大后減小，存在極大值。在極大值。Qg與與Qr線也可能有三個交點。線也可能有三個交點。（2）對吸熱反應(yīng)：）對吸熱反應(yīng)： gAfR0A0Rg0rC

25、P0Q(H )kCVE(H )k CVexp()RTQE1kexp()RTQUA(TT ) V C (TT ) 因因 為負(fù)值，故為負(fù)值，故Qg與與Qr線只有一個交點。線只有一個交點。(H) 三、操作參數(shù)對熱穩(wěn)定性的影響三、操作參數(shù)對熱穩(wěn)定性的影響由由： gQ000exp1expAREH k CVRTEkRT 0rcPQUA T TCT T 整理：整理： 00rPcPPcQv CT TUA T TCUA TC TUAT Qr-T為一直線方程，直線的斜率為為一直線方程，直線的斜率為 ，縱軸截距為，縱軸截距為P(v CuA) P0C(v C TuAT ) 分析：分析：1、進(jìn)料溫度、進(jìn)料溫度T0 的影

26、響的影響 T0 對放熱速率無影響，對放熱速率無影響， 對移熱速率有影響，對移熱速率有影響，T0 升高升高 ，Qr 線縱軸截距的絕對值增大，斜率不變，線縱軸截距的絕對值增大，斜率不變， Qr 線會平行右移；如線會平行右移；如圖圖9-132、進(jìn)料流量、進(jìn)料流量V的影響的影響 V 對放熱速率無影響，對放熱速率無影響， 對移熱速率有影響，隨對移熱速率有影響，隨V 增大增大 ，Qr 線線斜率變大。如圖斜率變大。如圖9-143、增大傳熱面積和提高傳熱系數(shù)都會使移熱速率線的斜率增大。、增大傳熱面積和提高傳熱系數(shù)都會使移熱速率線的斜率增大。99四、最大允許溫差四、最大允許溫差 0expngAfREQH k C

27、VRT rPcQCUA T T 已知：已知： 022expgnAfRgrpdQEEEH k C VQdTRTRTRTdQv CUAdT 將上二式將上二式對對T求導(dǎo)數(shù)得：求導(dǎo)數(shù)得：代入熱穩(wěn)定性條件代入熱穩(wěn)定性條件grdQdQdTdT 2gPEQv CUART 得：得：在穩(wěn)態(tài)下：在穩(wěn)態(tài)下： 222maxmax , =- PCPCCEv CUATTv CUARTRTRTTTTT TEE grPCQQv CUATT 代入上式得：代入上式得： 此式為全混釜穩(wěn)定操作的判據(jù)，也是保持反應(yīng)釜穩(wěn)定操作此式為全混釜穩(wěn)定操作的判據(jù)，也是保持反應(yīng)釜穩(wěn)定操作的最大允許溫差。的最大允許溫差。據(jù)：據(jù)：2gPEQv CUART 可求得反應(yīng)器所需的最小傳熱面積為：可求得反應(yīng)器所需的最小傳熱面積為： 2maxmaxmaxggPPCgPQEUAQv Cv CRTTTQv CAU TU 2max -0，溫度沿軸向升高，溫度沿軸向升高，反之溫度下降。反之溫度下降。如果放熱量急劇增大，而熱量又不能迅速移走時，將發(fā)如果放熱量急劇增大，而熱量又不能迅速移走時，將發(fā)生溫度的失控，稱飛溫。生溫度的失控，稱飛溫。飛溫通常發(fā)生在：飛溫通常發(fā)生在：1入口濃度急劇增高；入口濃度急劇增高；2入口溫度急劇增高；入口溫度急劇增高；3冷劑流