第三章 理想反应器3.pdf

《化学反应工程》教案第 3 连续操作的完全混合流反应器
第三章理想反应器
连续操作的完全混合流反应器


教学目标
1. 掌握连续操作的完全混合流反应器的设计方程、操作方程的建立及应用;
2. 掌握定态下连续釜式反应器反应体积及产物组成的计算方法;
3. 理解全混流反应器的多定态特性、着火现象和熄火现象;
4. 理解并区分反应时间、停留时间和空间时间等基本概念及应用。
教学重点
1. 连续操作的完全混合流反应器的设计方程、操作方程的建立及应用;
2. 定态下连续釜式反应器反应体积及产物组成的计算方法。
教学难点
1. 定态下连续釜式反应器反应体积及产物组成的计算方法。
教学方法
讲授法
学时分配
3 学时
授课时间
200 年月日
教学过程











作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系
《化学反应工程》教案第 3 连续操作的完全混合流反应器
[复习旧课] ;
。
单位时间内单位时间内单位时间内A在反应在
物料A流入-物料A流出-反应应掉的=内的积的积
反应应器的反应应器的的量率
[引入新课] 
[板书] 几个基本概念

(t)

[讲解] 反应物料进入反应器后从实际发生反应时刻起到反应达到某一程度
(如某转化率)时所经历的时间。这一概念是针对间歇反应过程而言。
[板书]

它是指反应物从进入反应器的时刻算起到它们离开反应器的时刻为止

所经历的时间。

分批式反应器

t = t
反停
连续操作的平推流反应器

[板书] ( t )
[讲解] 对于分批式操作的反应器和连续操作的平推流反应器来说反应时间和
停留时间是一致的,而对于所有具有“返混”的反应器,由于器内反应流
体的流动状况极为复杂,既可能有短路,亦可能有死区和循环流。所以其

出口物料中有些微团可能在器内停留很短的时间,而有的可能很长。所以

其出口物料是种种不同停留时间的混合物,即具有停留时间分布。对于这

种场合常用平均停留时间 t 来表征它,其定义为反应器的有效容积与器内物

料的体积流速之比(即, 是流体在器内的体积流速)。
t = V v v
反应器的有效容积 V
t = =
反应器内物料的体积流率 v
[板书] 4. 空间时间(τ)

反应器的有效容积 V
τ= = (量纲:时间)
进料容积流速 v0
[讲解] 空间时间是度量连续流动反应器生产强度的一个参数。空间时间越大,
反应器生产强度越小。例如:空时为 1 分钟,表明每分钟可以处理与反应
器体积相等的物料量;如果为 8 分钟,则表示每 8 分钟可以处理与反应体
积相等的物料量。
显然,对于恒容定态过程,系统物料的密度不随反应转化率而改变,
即 v = v0 ,所以τ= t ;对于非恒容体系,τ≠ t 。

[板书] 设计方程(亦称物料衡算式)

[讲解] 在这种操作中,反应物料连续不断地以恒定的流速流入完全混合的反
应器内,而产物也以恒定的速率不断地从反应器内排出故又简称全混流。
作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系
《化学反应工程》教案第 3 连续操作的完全混合流反应器
:

①反应物料和产物流速恒定;

②反应流体在器内是完全混合的,故在反应器内时具有均一的温度和

组成,且与从反应器流出的物料的温度和组成是一致的;

③这是—种定常态操作;

④当反应流体的密度是恒定时,则流出和流入反应器的容积流速 v 是
0
相同的;

⑤器内的反应速率亦维持恒定。



对组份 A 就整个反应器作物料衡算可得:

单位时间流单位时间流单位时间内A在在反应在
−−= 
AIﾊoA的量A的的反应的累积累积

v C v C V (− r ) 0
0 A0 0 A A
即有:
V (− rA ) = v0C A0 − v0C A
V C − C C x
τ= = A0 A = A0 A (3-3-1)