第講理想流動與非理想流動

1、一、反應(yīng)器流動模型 項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計化工操作過程可分為間歇過程、連續(xù)過程和半間歇半連續(xù)過程 ，反應(yīng)器中流體的流動模型是針對連續(xù)過程而言。1、理想反應(yīng)器：指流體的流動混合處于理想狀況的反應(yīng)器。2、理想流動模型：兩種極限流動情況理想置換流動模型：指在與流動方向垂直的截面上，各點的流速和流向完全相同，就像活塞平推一樣，稱為“活塞流”。理想混合流動模型：也稱為全混流模型，由于強烈攪拌，反應(yīng)器內(nèi)物料質(zhì)點返混程度無窮大，所有空間位置物料的各種參數(shù)完全均勻一致。1反應(yīng)流體在反應(yīng)器內(nèi)不僅存在濃度和溫度的分布，而且還存在流速分布。這樣的分布容易造成反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物處于不同的

2、溫度和濃度下進(jìn)行反應(yīng)，出現(xiàn)不同停留時間的質(zhì)點之間的混合，即返混。連續(xù)操作釜式反應(yīng)器反應(yīng)器由于劇烈的攪拌混合，返混程度無窮大，不可能存在高濃度區(qū)；間歇操作和連續(xù)操作釜式反應(yīng)器雖然都存在劇烈的攪拌和混合，但參與混合的物料是不同的。前者是同一時刻進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合，不改變原有物料濃度；后者是不同時刻進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合，屬于返混，造成反應(yīng)器高濃度區(qū)消失，生產(chǎn)能力下降。 3、返混對反應(yīng)的影響項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計2返混對反應(yīng)過程的影響 返混帶來的最大影響是反應(yīng)器進(jìn)口處反應(yīng)物高濃度區(qū)的消失或減低。 返混改變了反應(yīng)器內(nèi)的濃度分布，使器內(nèi)反應(yīng)物的濃度下降，反應(yīng)

3、產(chǎn)物的濃度上升。但是，這種濃度分布的改變對反應(yīng)的利弊取決于反應(yīng)過程的濃度效應(yīng)。 返混是連續(xù)反應(yīng)器中的一個重要工程因素，任何過程在連續(xù)化時，必須充分考慮這個因素的影響，否則不但不能強化生產(chǎn)，反而有可能導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降或反應(yīng)選擇率的降低。 項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計3 降低返混程度的措施項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計 降低返混程度的主要措施是分割，通常有橫向分割和縱向分割兩種，其中重要的是橫向分割。連續(xù)操作的攪拌釜式反應(yīng)器 為減少返混，工業(yè)上常采用多釜串聯(lián)的操作。當(dāng)串聯(lián)釜數(shù)足夠多時，連續(xù)多釜串聯(lián)的操作性能就很接近理想置換反應(yīng)器的性能。(橫向

4、縱向？)流化床 由于氣泡運動造成氣相和固相都存在嚴(yán)重的返混。為了限制返混，對高徑比較大的，常在其內(nèi)部裝置橫向擋板以減少返混；而對高徑比較小的流化床反應(yīng)器，則可設(shè)置垂直管作為內(nèi)部構(gòu)件（橫向縱向？）4氣液鼓泡反應(yīng)器 由于氣泡攪動所造成的液體反向流動，形成很大的液相循環(huán)流量。因此，其液相流動十分接近于理想混合。放置填料 設(shè)置多孔多層橫向擋板，把床層分成若干級 設(shè)置垂直管 項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計5 理想流動反應(yīng)器的分類和應(yīng)用 分類理想混合流動反應(yīng)器（CSTR）理想平推流動反應(yīng)器（PFR）應(yīng)用實際生產(chǎn)中，連續(xù)操作釜式反應(yīng)器可以近似看作是理想混合流，連續(xù)操作管式反應(yīng)器可以

5、近似看作是理想平推流。項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計6 非理想流動 理想流動模型是二種極端狀況下的流體流動，而實際的工業(yè)反應(yīng)器中的反應(yīng)物料流動模型往往介于兩者之間。對于所有偏離理想置換和理想混合的流動模式統(tǒng)稱為非理想流動。 項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計7實際反應(yīng)器中流動狀況偏離理想流動狀況的原因滯留區(qū)的存在 存在溝流與短路 循環(huán)流 流體流速分布不均勻 擴散 上述是造成非理想流動的幾種常見原因，對一個流動系統(tǒng)可能全部存在，也可能是其中的幾種，甚至有其它的原因。項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計8理想流動模型分為兩種類型，即_和_返混專指_進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合說明下列反應(yīng)器中的返混情況：間歇反應(yīng)器中返混為_, 理想置換反應(yīng)器返混為_ 理想混合反應(yīng)器返混為_。返混帶來的最大影響是_,它對反應(yīng)來說是有害的，必須采取各種措施進(jìn)行抑制。降低返混程