物料的混合及对反应的影响在线视频

上一节我们介绍了

根据停留时间分布函数

来分析流型

下面我们介绍

物料的混合及对反应的影响

那么计算反应器的转化率

主要通过建立反应器的模型

来实现

反应器的模型其实包括以下三种

第一个是零参数模型

那么零参数模型包括

完全分离模型

和完全混合模型两种

这里就涉及到混合的概念

还有一个单参数模型

包括轴向扩散模型 槽列模型

还有最后一个就是组合模型

下面我们分头加以介绍

首先我们看看混合的分类

混合按照混合尺度分类

包括微观尺度的混合

和宏观尺度的混合

还有包括按混合对象的

停留时间分类

包括一般混合还有返混

那么微观尺度的混合

包括微观完全分离

和微观完全混合两种

微观完全分离指的是

在发生混合时

微元之间完全互不溶混

称之为微观完全分离

那么微观完全混合指的是

不同的微元若能均匀的

溶混为一体

并达到分子尺度上的均匀

称之为微观完全混合

称为微观流体

首先我们看分离程度

对化学反应的影响

假定流体微元在微观上

是完全分离的

则每个流体微元

都可看做一个微型的间歇反应器

总转化率可以用出口流中

全部流体微元转化率的

平均值来表示

那么大家可以看到

这个其实就是一个期望的概念

然后我们看对于给写的反应

就可以得到出口流未转化的

反应物浓度及求出未转化率

那么首先看

我们对于一级反应而言

那么这里它等于e的-kt给代进去

那么显然对于活塞流和全混流

这个E(t)是不一样的

对于活塞流 E(t) δ(t-τ)

那么对于全混流的 大家可以查

那么代过去之后

对于活塞留Cavj/Cj0

它就等于e的-kt

对于全混流Cavj/Cj0

等于1/1+kτ

这是对于一级反应而言

那么对于二级反应而言

我们看 二级反应的它的式子

就等于1/1+kCj0t

然后分别对于活塞流 全混流

我们把这个E(t)都给代进去

那么我们看 对于全混流而言

微观完全分离

我们给代进去之后 我们可以看

最后等于aeaEi(a)

那么这个就是指数函数

大家感兴趣的话

书上有详细的介绍 可以参考

那么对于全混流

微观完全混合这种情况下

Cavj/Cj0它等于

√1+4Cj0kτ-1/2kCj0τ

我们可以看到

它俩是完全完全不相同的

我们看第二个

混合早晚对反应结果的影响

反应结果除了和前面叙述的

各种因素有关外

还和流体微元混合的迟早有头

设想一个能改变先后

混合顺序的反应器

把活塞流反应器和全混流反应器

串联成一个组合反应器

改变两个反应器的先后顺序

即可实现物料的混合顺序

即混合的早或晚

再改变活塞流反应器

和全混流反应器串联的

先后顺序时

组合反应器的停留时间分布

并不改变

它们都是把全混流反应器的

停留时间分布向后

拖延了一段时间

这段时间正好是

物料在活塞流反应器中的

停留时间

那么组合反应器的停留时间

分布密度 是用个卷集来表示的

那么卷集就是下面这个式子

这个式子具体的推导

在书后的附录中有

大家可以参考

那么对于一级反应

当活塞流反应器在第一级

全混流反应器在第二级时

有下面这个式子 大家可以看

对于第一级 Cj1/Cj0=e的-kτp

那么Cj2/Cj1这是第二级

等于1/1+kτm

那么把它两相乘

最后得到了这个式子

那么通过改变顺序

全混流反应器在第一级

活塞流反应器在第二级

这个时候得到了同样的式子

那么这个是什么意思呢

对于一级反应

混合发生的早或晚

对反应结果没有影响

因为一级反应结果

只取决于反应时间

两种组合反应器的停留时间

都为两者之和

因此有相同的反应结果

那我们看对于二级反应

当活塞流反应器在前一级时

那么可以求出它的未转化率为

Cj2/Cj0等于这个式子

那么对于二级反应

当全混流反应器在前一级时

未转化率为这个式子

那么它是明显不同的

如果把流体微元看做是

微观上完全分离的

把二级反应的积分表达式

和组合反应器的停留时间

分布密度代入

就是刚才那个卷集给代入

最后可以得到这个式子

那么这三个式子完全是不一样的

那么我们按以下条件计算

就是KCj0τp=1 τm=4τp

这种情况下进行计算

我们可以得到

当活塞流是完全混合流时

那么转化率为75%

完全混合流 活塞流时

转化率为72%

流体微元完全分离流型呢

转化率为77%

那么由以上的计算结果可知

混合发生的早晚

对反应结果有影响

那么微观分离程度

对反应结果的影响也很重要

下面我们介绍第三个内容

均混时间与搅拌功率密度的关系

那么通过理论推导

我们可以得到均混时间τ

与搅拌功率密度

以及各个物性参数之间的关系

那么对于粘性力 惯性力

和湍流粘性力

占主导作用的流体中

或者是以分子扩散 对流

或者涡流扩散为主导的流体中

他们这些参数

上面的指数都是不一样的

我们可以看到

越往右移流体的紊乱程度越大

越向右移 物料混合越好

指数n表示了均混时间

对搅拌功率密度的依赖关系

由这个我们可以指导我们的实验

我们实验的最后

也可以得到一些参数

但是这些参数一定

与我们理论推导的有一定的关系

大家不能偏离太多

下面我们回顾一下知识点四的

全部内容

我们说对于一级反应

混合发生的早或晚

对反应结果没有影响

因为一级反应结果只取决于

反应时间

那么对于二级的情况下

混合的早晚不同

对反应结果是有显着的影响的

好 以上就是我们知识点四的

全部内容