第二章聚合物反應(yīng)工程基礎(chǔ)(,,)

1、第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n連續(xù)生產(chǎn)的反應(yīng)器，意味著反應(yīng)器內(nèi)隨時(shí)都有的連續(xù)生產(chǎn)的反應(yīng)器，意味著反應(yīng)器內(nèi)隨時(shí)都有的料的進(jìn)入和流出。假如把構(gòu)料分成足夠數(shù)量的稱料的進(jìn)入和流出。假如把構(gòu)料分成足夠數(shù)量的稱之為微元的微小單元，那么流體的流動(dòng)就是這些之為微元的微小單元，那么流體的流動(dòng)就是這些微元在進(jìn)入反應(yīng)器后，隨時(shí)間的進(jìn)展而處于不同微元在進(jìn)入反應(yīng)器后，隨時(shí)間的進(jìn)展而處于不同的空間位置，最后分別離開反應(yīng)器，任一瞬時(shí)，的空間位置，最后分別離開反應(yīng)器，任一瞬時(shí)，反應(yīng)器中各微元的停留時(shí)間是各不相同的，彼此反應(yīng)器中各微元的停留時(shí)間是各不相同的，彼此產(chǎn)生混合，這種不同停留時(shí)

2、間微元間的混合稱之產(chǎn)生混合，這種不同停留時(shí)間微元間的混合稱之為返混。由于返混，在同一瞬間進(jìn)入反應(yīng)器的構(gòu)為返混。由于返混，在同一瞬間進(jìn)入反應(yīng)器的構(gòu)料微元不能同時(shí)離開，所以出口流體中各微元的料微元不能同時(shí)離開，所以出口流體中各微元的停留時(shí)間各不相同，有長，有短，這樣就形成了停留時(shí)間各不相同，有長，有短，這樣就形成了停留時(shí)間分布問題。停留時(shí)間分布問題。第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n造成返混的主要原因是：造成返混的主要原因是：n1)由于構(gòu)料與流向相反的運(yùn)動(dòng)所造成。由于構(gòu)料與流向相反的運(yùn)動(dòng)所造成。n2)由于不均勻的速度分布所引起。由于不均勻的速度分布所引起。n3

3、)由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)所引起的死角、短路、溝流、由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)所引起的死角、短路、溝流、旁路等。旁路等。n停留時(shí)間分布己成為反應(yīng)器設(shè)計(jì)和放大必須考慮停留時(shí)間分布己成為反應(yīng)器設(shè)計(jì)和放大必須考慮的一個(gè)問題。的一個(gè)問題。第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n一、停留時(shí)間分布表示方法一、停留時(shí)間分布表示方法n物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布完全是一種隨機(jī)物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布完全是一種隨機(jī)過程。根據(jù)概率理論，可以用二種概率分布來定過程。根據(jù)概率理論，可以用二種概率分布來定量地描述物料在流動(dòng)系統(tǒng)中的停留時(shí)

4、間分布。量地描述物料在流動(dòng)系統(tǒng)中的停留時(shí)間分布。n這二種分初就是停留時(shí)間分布密度函數(shù)這二種分初就是停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)和停和停留時(shí)間分布函數(shù)留時(shí)間分布函數(shù)F(t)。第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n 1停留時(shí)間停留時(shí)間 分布密度函數(shù)分布密度函數(shù)E(t)第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n2停留時(shí)間分布函數(shù)停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n二、停留時(shí)間分布的測(cè)定二、停留時(shí)間分布的測(cè)定n

5、停留時(shí)間分布的測(cè)定是應(yīng)用停留時(shí)間分布的測(cè)定是應(yīng)用“刺激刺激感應(yīng)感應(yīng)”技術(shù)。技術(shù)。n對(duì)示蹤物的要求為不與主體流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、對(duì)示蹤物的要求為不與主體流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、不被萃取、本身不揮發(fā)、對(duì)主體流體的流動(dòng)沒有不被萃取、本身不揮發(fā)、對(duì)主體流體的流動(dòng)沒有影響、在低濃度下能有效的檢知、通常使用的示影響、在低濃度下能有效的檢知、通常使用的示蹤物質(zhì)為有色物質(zhì)、導(dǎo)電性物質(zhì)、放射性物質(zhì)等。蹤物質(zhì)為有色物質(zhì)、導(dǎo)電性物質(zhì)、放射性物質(zhì)等。n停留時(shí)間分布測(cè)定方法有二種，一是停留時(shí)間分布測(cè)定方法有二種，一是階躍階躍示蹤法，示蹤法，一是一是脈沖脈沖示蹤法。示蹤法。第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的

6、停留時(shí)間分布布n1階躍示蹤法階躍示蹤法n待測(cè)定系統(tǒng)穩(wěn)定后，將原來反應(yīng)器中流動(dòng)待測(cè)定系統(tǒng)穩(wěn)定后，將原來反應(yīng)器中流動(dòng)的流體切換為另一種在某些性質(zhì)上與原來的流體切換為另一種在某些性質(zhì)上與原來流體有所不同，而對(duì)流動(dòng)沒有影響的另一流體有所不同，而對(duì)流動(dòng)沒有影響的另一種含有示蹤劑的流體。種含有示蹤劑的流體。n在在t時(shí)測(cè)得的時(shí)測(cè)得的c(t)正好代表停留時(shí)間在正好代表停留時(shí)間在0-t時(shí)時(shí)間流體所占的分率間流體所占的分率F(t)。將。將F(t)對(duì)對(duì)t作圖。作圖。第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布C/C0-t作圖作圖第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)

7、間分布布n2脈沖示蹤法脈沖示蹤法n待測(cè)定系統(tǒng)穩(wěn)定后，自系統(tǒng)入口處于瞬間注入少待測(cè)定系統(tǒng)穩(wěn)定后，自系統(tǒng)入口處于瞬間注入少量示蹤物量示蹤物Q，此時(shí)，此時(shí)to，同時(shí)開始測(cè)定出口流體，同時(shí)開始測(cè)定出口流體中示蹤物的含量中示蹤物的含量c(t)。因?yàn)樽⑷胧聚櫸锏臅r(shí)間與系。因?yàn)樽⑷胧聚櫸锏臅r(shí)間與系統(tǒng)的平均停留時(shí)間相比是極短的，且示蹤物且很統(tǒng)的平均停留時(shí)間相比是極短的，且示蹤物且很少，示蹤物的加入不會(huì)引起原來流體流動(dòng)型態(tài)的少，示蹤物的加入不會(huì)引起原來流體流動(dòng)型態(tài)的改變，故示蹤物在系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)型態(tài)都能代表整改變，故示蹤物在系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)型態(tài)都能代表整個(gè)系統(tǒng)的流動(dòng)型態(tài)。個(gè)系統(tǒng)的流動(dòng)型態(tài)。第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器

8、的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n三、停留時(shí)間分布的數(shù)字特征三、停留時(shí)間分布的數(shù)字特征n 對(duì)連續(xù)反應(yīng)一般總希望物科在系統(tǒng)內(nèi)停留時(shí)間均對(duì)連續(xù)反應(yīng)一般總希望物科在系統(tǒng)內(nèi)停留時(shí)間均勻一些，也就是希望停留時(shí)間分布密度函數(shù)的峰勻一些，也就是希望停留時(shí)間分布密度函數(shù)的峰形窄一些。為了對(duì)不同流動(dòng)型態(tài)下的停留時(shí)間函形窄一些。為了對(duì)不同流動(dòng)型態(tài)下的停留時(shí)間函數(shù)進(jìn)行定量的比輪可采用平推流或理想混合反應(yīng)數(shù)進(jìn)行定量的比輪可采用平推流或理想混合反應(yīng)器的停留時(shí)間分布作為基準(zhǔn)

9、，而將被研究的實(shí)際器的停留時(shí)間分布作為基準(zhǔn)，而將被研究的實(shí)際停留時(shí)間分布曲線與這些基準(zhǔn)的偏差作為定量比停留時(shí)間分布曲線與這些基準(zhǔn)的偏差作為定量比較的指標(biāo)。停留時(shí)間分布密度函數(shù)較的指標(biāo)。停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)，數(shù)學(xué)期，數(shù)學(xué)期望和方差望和方差第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n1 數(shù)學(xué)期望n平均停留時(shí)間就是數(shù)學(xué)期望，其定義為:第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n由于實(shí)驗(yàn)測(cè)定的E(t)函數(shù)，為某一時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)。第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布n2方差方差n數(shù)學(xué)期望數(shù)學(xué)期望 只表示了隨

10、機(jī)變量的分布中心，但不能只表示了隨機(jī)變量的分布中心，但不能表示隨機(jī)變量對(duì)分布中心的離散程度。可用方差表示隨機(jī)變量對(duì)分布中心的離散程度?？捎梅讲顏砻枋鐾Ａ魰r(shí)間分布的離散程度。來描述停留時(shí)間分布的離散程度。n方差的定義為方差的定義為第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)

11、反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布布第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n平推流與理想混合流是一種人為的加以理想化的平推流與理想混合流是一種人為的加以理想化的流動(dòng)型態(tài)，而工業(yè)上應(yīng)用的反應(yīng)器總是存在一定流動(dòng)型態(tài)，而工業(yè)上應(yīng)用的反應(yīng)器總是存在一定程度的返混，因而對(duì)反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。程度的返混，因而對(duì)反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。n返混程度的大小，一般很難直接測(cè)定，總是設(shè)法返混程度的大小，一般很難直接測(cè)定，總是設(shè)法用停留時(shí)間分布來加以描述，但停留時(shí)間分布與用停留時(shí)間分布來加以描述，但停留時(shí)間分布與返混不一定存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，

12、一定的返混必然返混不一定存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，一定的返混必然會(huì)造成確定的停留時(shí)間分布，而同一停留時(shí)間分會(huì)造成確定的停留時(shí)間分布，而同一停留時(shí)間分布可由不同情況的返混與之相適應(yīng)。因此，不能布可由不同情況的返混與之相適應(yīng)。因此，不能把測(cè)得的停留時(shí)間分布直接用來描述返混程度，把測(cè)得的停留時(shí)間分布直接用來描述返混程度，而要藉助于模型方法。而要藉助于模型方法。第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n所謂模型法是通過對(duì)復(fù)雜的實(shí)際過程的分析，進(jìn)所謂模型法是通過對(duì)復(fù)雜的實(shí)際過程的分析，進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，然后用一定的數(shù)學(xué)方法子以描，行合理的簡(jiǎn)化，然后用一定的數(shù)學(xué)方法子以描，使其符合實(shí)際過程的規(guī)律比此即為模型法。使其符合實(shí)際過

13、程的規(guī)律比此即為模型法。n目前，常用的流動(dòng)模型可以分為理想萬動(dòng)模型杉目前，常用的流動(dòng)模型可以分為理想萬動(dòng)模型杉F理想流動(dòng)模型二類。平推流模型與理想混合流理想流動(dòng)模型二類。平推流模型與理想混合流模型屬理想流動(dòng)模型。其他則為非理想流動(dòng)模型，模型屬理想流動(dòng)模型。其他則為非理想流動(dòng)模型，如多級(jí)理想混合模型、擴(kuò)散模型等。如多級(jí)理想混合模型、擴(kuò)散模型等。第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n一、理想流動(dòng)模型一、理想流動(dòng)模型n1平推流模型平推流模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型平推流模型的平推流模型的E E（t)t)與與 F F（t):t):第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型2、理想混合流模型、理想混合流模型第六節(jié)第

14、六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n二、非理想流動(dòng)模型二、非理想流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n(一一)多級(jí)理想混合模型多級(jí)理想混合模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n(二二)層流流動(dòng)時(shí)的速度分布模型層流流動(dòng)時(shí)的速度分布模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模

15、型流動(dòng)模型n 流體在管道中流動(dòng)時(shí)，其徑向速度分布可分為三流體在管道中流動(dòng)時(shí)，其徑向速度分布可分為三種情況。種情況。第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型由于不均勻的速度分布，離管中心不同距離處的流體的停由于不均勻的速度分布，離管中心不同距離處的流體的停留時(shí)間不一樣，在管中心處流體的流速最大，反應(yīng)程度最留時(shí)間不一樣，在管中心處流體的流速最大，反應(yīng)程度最低，單位流星的反

16、應(yīng)熱最小?？拷鼙谙喾?。低，單位流星的反應(yīng)熱最小?？拷鼙谙喾础５诹?jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n(三三)擴(kuò)散模型擴(kuò)散模型n物料圍繞平均流速物料圍繞平均流速i按相同的頻率和振幅波動(dòng)而前按相同的頻率和振幅波動(dòng)而前進(jìn)，對(duì)于這種情況，可用平推流迭加一個(gè)擴(kuò)散過進(jìn)，對(duì)于這種情況，可用平推流迭加一個(gè)擴(kuò)散過程來加以描述，這就是擴(kuò)散模型，它是描述非理程來加以描述，這就是擴(kuò)散模型，它是描述非理想流動(dòng)的一種常用模型。想流動(dòng)的一種常用模型。第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型長度長度第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型1返混很小的情況返混很小的情況第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n2返混程度較大的情況

17、返混程度較大的情況n(1)對(duì)閉式容器對(duì)閉式容器第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n(四四)帶死角和短路的理想混合模型帶死角和短路的理想混合模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n(五)停留時(shí)間分布曲線的應(yīng)用n上面介紹的各種流動(dòng)模型，對(duì)于實(shí)際反應(yīng)器來說，流體在其間的流動(dòng)狀況十分復(fù)雜，各種流動(dòng)類型沒有一個(gè)能完美

18、無缺地描述一個(gè)真實(shí)反應(yīng)器中的流動(dòng)特性。n更多的流動(dòng)模型要經(jīng)過適當(dāng)修正才能比較接近實(shí)際情況。從反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和放大角度來看，總希望反應(yīng)器中的流動(dòng)型態(tài)接近于平推流或理想混合流，這樣在設(shè)計(jì)，放大時(shí)比較簡(jiǎn)便，且把握性更大一些。n故在實(shí)際工什中，往往不是要尋找一個(gè)復(fù)雜的模型去描述非理想流動(dòng)，而是在反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)方面加以改進(jìn)，避免非理想流動(dòng)。第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型n(a)曲線的峰形和位置與預(yù)期的相符合；n(b) 曲線表示出峰太早，說明反應(yīng)器內(nèi)可能有短路或溝流存在；n(c)曲線為出現(xiàn)幾個(gè)遞降的峰形，表明反應(yīng)器內(nèi)可能有循環(huán)流動(dòng)；n(d) 出峰太晚，可能是計(jì)算上的誤差，或者為示

19、蹤劑在反應(yīng)器內(nèi)被吸附于器壁上。n(e)曲線表明反應(yīng)器內(nèi)有兩股平行的流體存在。第六節(jié)第六節(jié) 流動(dòng)模型流動(dòng)模型第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)n通過停留時(shí)間分布的測(cè)量，可以定量地看出同類反應(yīng)器中的返混程度，在化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)放大中需要的是如何把停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)結(jié)合起來，達(dá)到子計(jì)反應(yīng)結(jié)果的目的。第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)n一級(jí)反應(yīng)，在反應(yīng)器出口流體中，停留時(shí)間介于一級(jí)反應(yīng)，在反應(yīng)器出口流體中，停留時(shí)間介于t到到t+dt的那部分物料的轉(zhuǎn)化率的那部分物料的轉(zhuǎn)化率xA僅僅是僅僅是t的函數(shù)，的函數(shù)，而此函數(shù)單純地由化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程所決定的。而此函

20、數(shù)單純地由化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程所決定的。第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)n對(duì)于非一級(jí)反應(yīng)，情況就比較復(fù)雜。此時(shí)，一個(gè)分子在反對(duì)于非一級(jí)反應(yīng)，情況就比較復(fù)雜。此時(shí)，一個(gè)分子在反應(yīng)器中參與反應(yīng)的幾率不僅與停留時(shí)間有關(guān)，而且與該分應(yīng)器中參與反應(yīng)的幾率不僅與停留時(shí)間有關(guān)，而且與該分子與其他分子相遇的幾率有關(guān)，因此耍予計(jì)反應(yīng)結(jié)果，還子與其他分子相遇的幾率有關(guān)，因此耍予計(jì)反應(yīng)結(jié)果，還需對(duì)反應(yīng)器中流體的混合狀態(tài)作進(jìn)一步了解。需對(duì)反應(yīng)器中流體的混合狀態(tài)作進(jìn)一步了解。n 一，反應(yīng)器內(nèi)流體的混合狀態(tài)一，反應(yīng)器內(nèi)流體的混合狀態(tài)n停留時(shí)間分

21、布只定量地給出反應(yīng)器出口流體中不停留時(shí)間分布只定量地給出反應(yīng)器出口流體中不同停留時(shí)間微元間的混合程度，而未給出這些微同停留時(shí)間微元間的混合程度，而未給出這些微元的大小如何，而微元的尺寸與反應(yīng)器內(nèi)流體的元的大小如何，而微元的尺寸與反應(yīng)器內(nèi)流體的混臺(tái)狀態(tài)有密切的關(guān)系?；炫_(tái)狀態(tài)有密切的關(guān)系。第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)n液體也達(dá)到宏觀意義上的均勻液體也達(dá)到宏觀意義上的均勻(即微元尺度上的均即微元尺度上的均勻勻)如果在容器中各不同地點(diǎn)取樣，樣品中有色液如果在容器中各不同地點(diǎn)取樣，樣品中有色液體的濃度是相同，這種微元尺度上的均勻化稱體的濃度是相同，這種微元尺度上的均勻化稱宏

22、宏觀混合觀混合。這種流體謂之。這種流體謂之宏觀流體宏觀流體。假如取樣量很。假如取樣量很少，以至樣品中只有幾個(gè)微元，這時(shí)就會(huì)發(fā)生在少，以至樣品中只有幾個(gè)微元，這時(shí)就會(huì)發(fā)生在不同地點(diǎn)或在同一地點(diǎn)所取的樣品中的有色液體不同地點(diǎn)或在同一地點(diǎn)所取的樣品中的有色液體的含量是各不相同的。而溶液的進(jìn)一步均勻化要的含量是各不相同的。而溶液的進(jìn)一步均勻化要靠分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散來完成。只有在這時(shí)，溶靠分子擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散來完成。只有在這時(shí)，溶液才達(dá)到分子尺度上的均勻。這種以分子尺度混液才達(dá)到分子尺度上的均勻。這種以分子尺度混合的狀態(tài)稱為合的狀態(tài)稱為微觀混合微觀混合，這種流體謂之，這種流體謂之微觀流體。微觀流體。第七節(jié)

23、第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)n 混合狀態(tài)對(duì)不同類型的反應(yīng)器其影響是各不相同的，對(duì)間歇反應(yīng)器，由于微元在反應(yīng)器中的停留時(shí)間相同，所以混合狀態(tài)對(duì)反應(yīng)沒有影響，對(duì)平推流反應(yīng)器，由于假定沒有軸向擴(kuò)散，故微元的停留時(shí)間都相同，與間歇反應(yīng)器一樣，混合狀態(tài)對(duì)反應(yīng)也無影響，而理想混合反應(yīng)器中，由于各微元的停留時(shí)間極不相同，所以混合狀態(tài)對(duì)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生影響。第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)n 二、微觀混合反應(yīng)器的計(jì)算二、微觀混合反應(yīng)器的計(jì)算n工業(yè)上常見的一些均相反應(yīng)，其反應(yīng)速率遠(yuǎn)比渦工業(yè)上常見的一些均相反應(yīng)，其反應(yīng)速率遠(yuǎn)比渦流擴(kuò)散及分子擴(kuò)散慢得多，可以認(rèn)為反應(yīng)是在微

24、流擴(kuò)散及分子擴(kuò)散慢得多，可以認(rèn)為反應(yīng)是在微觀混合的條件下進(jìn)行的。觀混合的條件下進(jìn)行的。n前面所介紹的連續(xù)反應(yīng)器的計(jì)算方法都是假定流前面所介紹的連續(xù)反應(yīng)器的計(jì)算方法都是假定流體在反應(yīng)器內(nèi)處于微觀混合狀態(tài)，因此用就是微體在反應(yīng)器內(nèi)處于微觀混合狀態(tài)，因此用就是微觀混合反應(yīng)器的計(jì)算方法。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的反應(yīng)觀混合反應(yīng)器的計(jì)算方法。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的反應(yīng)器，應(yīng)先假定一種與共流動(dòng)型態(tài)較為切合的流動(dòng)器，應(yīng)先假定一種與共流動(dòng)型態(tài)較為切合的流動(dòng)模型。然后借停留時(shí)間分布的測(cè)定，求取模型參模型。然后借停留時(shí)間分布的測(cè)定，求取模型參數(shù)，再把模型參數(shù)與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來，即能數(shù)，再把模型參數(shù)與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來，即能對(duì)反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行予計(jì)，現(xiàn)以多級(jí)理想混合模型及對(duì)反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行予計(jì)，現(xiàn)以多級(jí)理想混合模型及擴(kuò)散模型為例進(jìn)行討論。擴(kuò)散模型為例進(jìn)行討論。第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)n()多級(jí)理想混合模型多級(jí)理想混合模型n確定模型參數(shù)確定模型參數(shù)N，然后按多級(jí)理想混合反應(yīng)器的，然后按多級(jí)理想混合反應(yīng)器的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)停留時(shí)間分布與化學(xué)反應(yīng)第七節(jié)第七節(jié) 停留時(shí)間