教學(xué)培訓(xùn)-天津大學(xué)反應(yīng)工程課件第五章課件

停留時(shí)間分布與反應(yīng)器的流動(dòng)模型第五章天津大學(xué)化工學(xué)院反應(yīng)工程教學(xué)組11.停留時(shí)間分布概述活塞流和全混流反應(yīng)器中流體流動(dòng)可分別采用活塞流與全混流模型描述，反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)狀況的不同對(duì)反應(yīng)有十分明顯的影響；反應(yīng)進(jìn)行的完全程度與物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)；流動(dòng)狀況可通過停留時(shí)間分布定量表征，流動(dòng)模型基于停留時(shí)間分布；停留時(shí)間分別有年齡分布與壽命分布；停留時(shí)間分布研究對(duì)象是反應(yīng)器內(nèi)的流體粒子或微團(tuán)。2t=0100個(gè)2.停留時(shí)間分布的定量描述34歸一化條件停留時(shí)間分布密度函數(shù)E

(t)停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)性質(zhì)tt+dtE(t)5方法來測(cè)定停留時(shí)間分布。多釜串聯(lián)模型的E()圖C(0)：含示蹤劑的流體中示蹤劑的濃度示蹤劑應(yīng)易于和主流體溶或混為一體，除了顯著區(qū)別于主流體的某一性質(zhì)以便于檢測(cè)外，兩者應(yīng)盡可能相同餓物理性質(zhì)；停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)性質(zhì)流動(dòng)狀況可通過停留時(shí)間分布定量表征，流動(dòng)模型基于停留時(shí)間分布；微觀混合對(duì)反應(yīng)速率的影響停留時(shí)間分布的定量描述測(cè)得一流動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線c(t),試推導(dǎo)平均停留時(shí)間和方差4理想反應(yīng)器的停留時(shí)間分布C(0)：含示蹤劑的流體中示蹤劑的濃度停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)4反應(yīng)器全混流模型的檢驗(yàn)C(∞)：含示蹤劑的流體中示蹤劑的濃度示蹤劑的濃度最好與檢測(cè)信號(hào)具有較寬的線形范圍；方法來測(cè)定停留時(shí)間分布。封閉系統(tǒng)，ρ＝常數(shù)停留時(shí)間分布函數(shù)F

(t)65.2停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定1.脈沖法2.階躍法－－3.周期輸入法升階法降階法示蹤響應(yīng)法：通過在系統(tǒng)中加入示蹤劑的方法來測(cè)定停留時(shí)間分布。7脈沖法輸入曲線響應(yīng)（輸出）曲線c0(t)示蹤劑加入方法；輸出曲線的測(cè)定方法。8示蹤劑加入總量系統(tǒng)出口檢測(cè)的示蹤劑量例5.1脈沖法停留時(shí)間分布的計(jì)算。t→t+dt示蹤劑分布9階躍法系統(tǒng)切換主流體QQ檢測(cè)器含示蹤劑的流體Q與脈沖法區(qū)別？10C(∞)：含示蹤劑的流體中示蹤劑的濃度升階法0c(∞)c0(t)tt=0輸入曲線響應(yīng)曲線c(∞)c(t)t0112用（1）脈沖法、（2）升階法、（3）降階法分別4理想反應(yīng)器的停留時(shí)間分布4反應(yīng)器全混流模型的檢驗(yàn)示蹤劑應(yīng)低濃度時(shí)即可方便檢測(cè)；停留時(shí)間分布研究對(duì)象是反應(yīng)器內(nèi)的流體粒子或微團(tuán)。全混流與活塞流（平推流）停留時(shí)間分布與反應(yīng)器的流動(dòng)模型方法來測(cè)定停留時(shí)間分布。停留時(shí)間分布與反應(yīng)器的流動(dòng)模型停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)（2）若采用活塞流管式反應(yīng)器，試預(yù)測(cè)反應(yīng)器出口A的轉(zhuǎn)化率，并比較。微觀混合對(duì)反應(yīng)速率的影響（2）若采用活塞流管式反應(yīng)器，試預(yù)測(cè)反應(yīng)器出口A的轉(zhuǎn)化率，并比較。示蹤劑應(yīng)低濃度時(shí)即可方便檢測(cè)；停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)性質(zhì)4理想反應(yīng)器的停留時(shí)間分布示蹤劑的濃度最好與檢測(cè)信號(hào)具有較寬的線形范圍；C(0)：含示蹤劑的流體中示蹤劑的濃度升階法t-dt→t示蹤劑輸入量停留時(shí)間小于t的示蹤劑量12降階法0c(0)c0(t)tt=00c(0)c(t)t輸入曲線響應(yīng)曲線C(0)：含示蹤劑的流體中示蹤劑的濃度13降階法t→t+dt示蹤劑輸入量停留時(shí)間大于t的示蹤劑量14示蹤劑選擇基本原則示蹤劑應(yīng)易于和主流體溶或混為一體，除了顯著區(qū)別于主流體的某一性質(zhì)以便于檢測(cè)外，兩者應(yīng)盡可能相同餓物理性質(zhì)；示蹤劑應(yīng)低濃度時(shí)即可方便檢測(cè)；示蹤劑的濃度最好與檢測(cè)信號(hào)具有較寬的線形范圍；示蹤劑應(yīng)不與主流體發(fā)生反應(yīng)，用于多相系統(tǒng)的示蹤劑應(yīng)不發(fā)生相間轉(zhuǎn)移。151.平均停留時(shí)間162.方差P134,例5.2用（1）脈沖法、（2）升階法、（3）降階法分別測(cè)得一流動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線c(t),試推導(dǎo)平均停留時(shí)間和方差與c(t)的關(guān)系。（*）P135,例5.3175.4理想反應(yīng)器的停留時(shí)間分布

(t)t=0tE(t)1.01.活塞流模型1819全混流活塞流P139,例5.4反應(yīng)器全混流模型的檢驗(yàn)205.5非理想流動(dòng)現(xiàn)象1.滯流固定床反應(yīng)器停留時(shí)間分布21223.短路23層流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布4.徑向速率不均勻245.6非理想流動(dòng)模型1.離析流模型252.多釜串聯(lián)模型活塞流流反應(yīng)器單個(gè)全混流反應(yīng)器多釜串反應(yīng)器N？26cPcp-1c0cN初始條件●多釜串平均停留時(shí)間與方差的計(jì)算（升階法）27P=1P=228P=N29多釜串聯(lián)模型的E(

)圖30P151，例5.8（1）多釜串聯(lián)模型進(jìn)行反應(yīng)器計(jì)算（2）若采用活塞流管式反應(yīng)器，試預(yù)測(cè)反應(yīng)器出口A的轉(zhuǎn)化率，并比較。315.8流動(dòng)反應(yīng)器中流體的混合宏觀流體微觀流體完全離