理想流動非理想流動理想流動反應(yīng)器的分類和應(yīng).ppt

理想流動 非理想流動 理想流動反應(yīng)器的分類和應(yīng)用,反應(yīng)器內(nèi)流體的流動特征主要指反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)流體的流動狀態(tài)、混合狀態(tài)等，它們隨反應(yīng)器的幾何結(jié)構(gòu)和幾何尺寸而異。 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)物處于不同的溫度和濃度下進(jìn)行反應(yīng)，出現(xiàn)不同停留時間的微團(tuán)之間的混合，即返混。,這些流動特征影響反應(yīng)速率和反應(yīng)選擇率，直接影響反應(yīng)結(jié)果。所以，研究反應(yīng)器中的流體流動模型是反應(yīng)器選型、計算和優(yōu)化的基礎(chǔ)。流動模型是對反應(yīng)器中流體流動與返混狀態(tài)的描述。,一般將流動模型分為兩大類型，即理想流動模型和非理想流動模型。非理想流動模型是關(guān)于實際工業(yè)反應(yīng)器中流體流動狀況對理想流動偏離的描述。,理想置換流動模型 含義：理想置換流動模型也稱作平推流模型或活塞流模型。與流動方向相垂直的同一截面上各點流速、流向完全相同，即物料是齊頭并肩向前運(yùn)動的。,特點,在定態(tài)情況下，所有分子的停留時間相同，濃度等參數(shù)只沿管長發(fā)生變化，與時間無關(guān)。所有物料質(zhì)點在反應(yīng)器中都具有相同的停留時間。,反應(yīng)器內(nèi)濃度變化 長徑比較大和流速較高的連續(xù)操作管式反應(yīng)器中的流體流動可視為理想置換流動。,理想混合流動模型 含義：理想混合流動模型也稱為全混流模型。反應(yīng)物料以穩(wěn)定的流量進(jìn)入反應(yīng)器，剛進(jìn)入反應(yīng)器的新鮮物料與存留在其中的物料瞬間達(dá)到完全混合。反應(yīng)器內(nèi)物料質(zhì)點返混程度為無窮大。 特點：所有空間位置物料的各種參數(shù)完全均勻一致，而且出口處物料性質(zhì)與反應(yīng)器內(nèi)完全相同。,反應(yīng)器內(nèi)濃度變化 攪拌十分強(qiáng)烈的連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器中的流體流動可視為理想混合流動。,非理想流動,理想流動模型是二種極端狀況下的流體流動，而實際的工業(yè)反應(yīng)器中的反應(yīng)物料流動模型往往介于兩者之間。對于所有偏離理想置換和理想混合的流動模式統(tǒng)稱為非理想流動。,實際反應(yīng)器中流動狀況偏離理想流動狀況的原因 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的幾種常見原因，對一個流動系統(tǒng)可能全部存在，也可能是其中的幾種，甚至有其它的原因。,返混及其對反應(yīng)過程的影響,返混含義：專指不同時刻進(jìn)入反應(yīng)器的物料之間的混合，是逆向的混合，或者說是不同年齡質(zhì)點之間的混合。 間歇反應(yīng)器中不存在返混 理想置換反應(yīng)器不存在返混 理想混合反應(yīng)器返混達(dá)到極限狀態(tài) 非理想流動反應(yīng)器存在不同程度的返混,返混對反應(yīng)過程的影響 返混帶來的最大影響是反應(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)產(chǎn)物的濃度上升。但是，這種濃度分布的改變對反應(yīng)的利弊取決于反應(yīng)過程的濃度效應(yīng)。 返混是連續(xù)反應(yīng)器中的一個重要工程因素，任何過程在連續(xù)化時，必須充分考慮這個因素的影響，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。,降低返混程度的措施,返混對反應(yīng)器的意義 對反應(yīng)過程產(chǎn)生不同程度的影響 在返混對反應(yīng)不利的情況下，要使反應(yīng)過程由間歇操作轉(zhuǎn)為連續(xù)操作時，應(yīng)當(dāng)考慮返混可能造成的危害。選擇反應(yīng)器的型式時，應(yīng)盡量避免選用可能造成返混的反應(yīng)器，特別應(yīng)當(dāng)注意有些反應(yīng)器內(nèi)的返混程度會隨其幾何尺寸的變化而顯著增強(qiáng)。,在工程放大中產(chǎn)生的問題 由于放大后的反應(yīng)器中流動狀況的改變，導(dǎo)致了返混程度的變化，給反應(yīng)器的放大計算帶來很大的困難。因此，在分析各種類型反應(yīng)器的特征及選用反應(yīng)器時都必須把反應(yīng)器的返混狀況作為一項重要特征加以考慮。,降低返混程度的措施 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，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。(橫向縱向？) 流化床 由于氣泡運(yùn)動造成氣相和固相都存在嚴(yán)重的返混。為了限制返混，對高徑比較大的，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？）,氣液鼓泡反應(yīng)器 由于氣泡攪動所造成的液體反向流動，形成很大的液相循環(huán)流量。因此，其液相流動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 設(shè)置垂直管,理想流動反應(yīng)器的分類和應(yīng)用,分類 理想混合流反應(yīng)器 理想平推流反應(yīng)器 應(yīng)用 實際生產(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)器可以近似看作是理想平推流。,理想流動模型分為兩種類型，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_, 非理想流動反應(yīng)器返混為_