最新反应工程总结精品课件.ppt

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1、7/4/20222试题题型试题题型 填空题：？分填空题：？分 计算题：？分计算题：？分7/4/20229)11(exp)()11(exp)(2022111TTRHTKKTTRETkkRXCC 7/4/2022107/4/2022117/4/202212反应器反应器微分形式微分形式代数形式代数形式积分形式积分形式间歇反应器间歇反应器CSTRPFRPBRVrdtdXNAA 0 XAAVrdXNt00 XAAtrdXNdttV000)(outAinoutArXXFV)()(0 AArdVdXF 0 outinAArdXFV0AArdmdXF 0 outinAArdXFm0)1 (0XNNAA )1(

2、0XFFAA 以转化率改写设计方程以转化率改写设计方程7/4/202213BRCA0t1-rAX1-rAXVFA0CSTR1-rAXVFA 0PFR7/4/202214 qiijjrr1drcrbrarDCBA iDiiCiiBiiAidrcrbrar 学学计计量量学学表表的的建建立立单单一一反反应应、复复合合反反应应化化XX)1(0X)()(X)()(X)()(X)1()()/()/()/(00000000000000000000000ATTATTTIIAIIDADAADDCACAACCBABAABBAAAAFFFFabacadFFFFFFFIadFFXFadFFDacFFXFacFFCab

3、FFXFabFFBFFXFFAsmolsmolsmol 合合计计出出料料流流率率反反应应速速率率进进料料流流率率组组分分000)1)(TTXppvv 气气相相：00011ppTTXXCvFCAAA 000)1)/(ppTTXXacCvFCCACC 7/4/202215UDDUrrS UDDUFFS ADDrrY AADDFFFY 0 00AAAACCAADCCADDADADDdCrrdCYCdCdCrrY的的收收率率的的关关系系）决决定定了了的的关关系系（即即DrrCYdCYCCCCCYADADCCADAAAADDAA 1000设设计计复复杂杂反反应应体体系系的的反反应应器器温温度度及及操操作

4、作方方式式的的选选择择浓浓度度、合合反反应应的的反反应应器器型型式式、用用于于复复结结合合反反应应动动力力学学，对对应应7/4/202216)()(:)(0000AAADAADDCCAADCCADDCCrrCCYCCSTRdCrrdCYCBRPFRAAAA 7/4/2022170)(00100 XFdTCTHdTCFWQATTpRRXniTTpiiAsRi niipiiAARpRRXsTTCFXFTTCTHWQ10000)()()( 原有能量衡算方原有能量衡算方程简化到稳态程简化到稳态再用于恒定摩尔再用于恒定摩尔热容或平均摩尔热容或平均摩尔热容的情形热容的情形再简化：没有功再简化：没有功, ,

5、 绝热操作绝热操作)()()(010RpRRXniipiiTTCTHTTCX 7/4/202218 niipiiRpRRXAaTTCTTCTHXFTTUA1000)()()()( CSTR)()()()(0ppiiARXAaCXCFTHrTTUadVdT PFR稳态能量衡算方程稳态能量衡算方程7/4/202219)(0)()(000绝绝热热平平衡衡温温度度TXrTHTTCXTTERXpiiEBi 7/4/202220 生热项生热项 移热项（通过流动和换热）移热项（通过流动和换热）)()(00AARXFVrHTG )(1 ()(0cpTTCTR =0R(T)TTaT0Increase 7/4/2

6、02221ERTTTTTCSTRTTrcrrcr2 满满足足：的的时时，7/4/202222 催化反应的七个步骤催化反应的七个步骤 控制步骤：动力学控制、扩散控制控制步骤：动力学控制、扩散控制 控制步骤的方法推导本征动力学方程控制步骤的方法推导本征动力学方程 拟稳态假设推导动力学方程拟稳态假设推导动力学方程 生化反应动力学生化反应动力学7/4/202223AAABJW iAAWyB)(BAAAAWWyJW AABAycDJ 4种典型传质过程种典型传质过程等摩尔逆流扩散等摩尔逆流扩散（EMCD） 稀浓度稀浓度 通过气相层流区的扩散通过气相层流区的扩散 强制对流强制对流)exp(0zUakCCcc

7、AA 传传质质控控制制：21216132pABcdUvDk 7/4/202224扩扩散散速速率率表表面面反反应应速速率率 / )0(1212RCDepRSCkDepSRCkAscanAsncanAsnn DeCRSknAscann12 速速率率度度、温温度度相相等等时时的的反反应应催催化化剂剂内内部部和和外外表表面面浓浓速速率率催催化化剂剂颗颗粒粒的的实实际际反反应应 7/4/202225率率、温温度度相相等等时时的的反反应应速速催催化化剂剂内内部部和和主主体体浓浓度度速速率率催催化化剂剂颗颗粒粒的的实实际际反反应应 存存在在强强内内扩扩散散控控制制不不存存在在内内扩扩散散控控制制扩扩散散速速

8、率率实实际际反反应应速速率率扩扩散散速速率率下下反反应应速速率率下下反反应应速速率率实实际际反反应应速速率率, 1, 121 WPWPAsAsWPCCCCC 外外扩扩散散影影响响可可以以忽忽略略,15.0 AbcbACkRnr 7/4/202226控制步骤控制步骤对反应速率的影响对反应速率的影响流速流速颗粒尺寸颗粒尺寸温度温度外扩散外扩散约为线性约为线性内扩散内扩散无关无关指数关系指数关系表面反应表面反应无关无关无关无关指数关系指数关系21U23 pd1 pd7/4/202227脉冲注入法脉冲注入法阶跃注入法阶跃注入法 0)()()(dttCtCtEE(t)：停留时间分布：停留时间分布密度函数密度函数0)()(CtCtFout F(t)：停留时间累：停留时间累计分布函数计分布函数 tdttEtF0)()( tdttEtF0)()( 0)(dtttEtm2022)(mtdttEt 0)()(dttEtXX7/4/202228多釜串联模型多釜串联模型计算反应器出口转化率计算反应器出口转化率设计方程设计方程，利用，利用根据釜数根据釜数平推流平推流时，时，及及全混流全混流时，时，CSTRn0 . 00 . 11122222 NNnn返混扩散模型返混扩散模型aaDUlPePelectDULPe 扩扩散散传传质质速速率率对对流流传传质质速速率率物物理理意意义义：数数