第講理想流動(dòng)與非理想流動(dòng)

1、一、反應(yīng)器流動(dòng)模型 項(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)化工操作過(guò)程可分為間歇過(guò)程、連續(xù)過(guò)程和半間歇半連續(xù)過(guò)程 ，反應(yīng)器中流體的流動(dòng)模型是針對(duì)連續(xù)過(guò)程而言。1、理想反應(yīng)器：指流體的流動(dòng)混合處于理想狀況的反應(yīng)器。2、理想流動(dòng)模型：兩種極限流動(dòng)情況理想置換流動(dòng)模型：指在與流動(dòng)方向垂直的截面上，各點(diǎn)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(dòng)模型：也稱為全混流模型，由于強(qiáng)烈攪拌，反應(yīng)器內(nèi)物料質(zhì)點(diǎn)返混程度無(wú)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(shí)間的質(zhì)點(diǎn)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(wú)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(shí)刻進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合，不改變?cè)形锪蠞舛?；后者是不同時(shí)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(duì)反應(yīng)的影響項(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)2返混對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響 返混帶來(lái)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(duì)反應(yīng)的利弊取決于反應(yīng)過(guò)程的濃度效應(yīng)。 返混是連續(xù)反應(yīng)器中的一個(gè)重要工程因素，任何過(guò)程在連續(xù)化時(shí)，必須充分考慮這個(gè)因素的影響，否則不但不能強(qiáng)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(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)3 降低返混程度的措施項(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì) 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(shí)，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(yùn)動(dòng)造成氣相和固相都存在嚴(yán)重的返混。為了限制返混，對(duì)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(duì)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(dòng)所造成的液體反向流動(dòng)，形成很大的液相循環(huán)流量。因此，其液相流動(dòng)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(jí) 設(shè)置垂直管 項(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)5 理想流動(dòng)反應(yīng)器的分類和應(yīng)用 分類理想混合流動(dòng)反應(yīng)器（CSTR）理想平推流動(dòng)反應(yīng)器（PFR）應(yīng)用實(shí)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(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)6 非理想流動(dòng) 理想流動(dòng)模型是二種極端狀況下的流體流動(dòng)，而實(shí)際的工業(yè)反應(yīng)器中的反應(yīng)物料流動(dòng)模型往往介于兩者之間。對(duì)于所有偏離理想置換和理想混合的流動(dòng)模式統(tǒng)稱為非理想流動(dòng)。 項(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)7實(shí)際反應(yīng)器中流動(dòng)狀況偏離理想流動(dòng)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(kuò)散 上述是造成非理想流動(dòng)的幾種常見原因，對(duì)一個(gè)流動(dòng)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(xiàng)目2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化 任務(wù)一 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)8理想流動(dòng)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(shuō)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(lái)的最大影響是_,它對(duì)反應(yīng)來(lái)說(shuō)是有害的，必須采取各種措施進(jìn)行抑制。降低返混程