全混流反应器的热稳定性

• 反应物料温度升高，带走一部分或全部热量。 • 设置换热器，用冷却介质带走热量。
全混流反应器的热稳定性
热稳定性的基本概念
在全混流反应器中以一简单 反应为例
AB
Qr UAR T Tc
全混流反应器的热稳定性
热稳定性的基本概念
为了避免不稳定性，应使反应器呈单一定态，可以采 取两个方案
全混流反应器热稳定 性的定态分析
反应器的物料衡算和 热量衡算
以一级不可逆反应为 例
反应过程达到定态的 必要条件是移热量等 于方热量
vT cA0 vT cA VkcA 0
vT c p ( T0 T ) ( H )VkcA UAR ( Tc T ) 0
增大UAR，同时提高Tc，使直线和曲线只存在一个交点
UAR


dQg dT
max
提高或降低Tc，使之避开图中虚线所示的多态区,操作在
高温区或低温区，缺乏对反应温度的选择余地。
在工业实际中，为了能有效地控制反应温度，通常采 用较大的传热面积和较高的冷却介质温度
全混流反应器的热稳定性
全混流反应器的热稳定性
全混流反应器的热稳定性
• 热稳定性的基本概念
• 反应器的热稳定性是放热反应系统所特有的一种行为， 其起因是反应过程的非线性性质，具体表现在反应速率 对反应温度的非线性依赖关系。
• 在反应器中进行一放热反应时，反应器要求保持定常态， 就必须不断移走反应放出的热量。
• 移走热量一般通过两种途径：
( T0

T
)

UAR vT c p
(
Tc

T
Hale Waihona Puke Baidu
)

( H vT c p
)
kc A
（T
T0
)

N
(T

Tc
)

Tad
k 1 k
Qr (T T0 ) N (T Tc ) (1 N )T (T0 NTc )
全混流反应器的热稳定性
进料流量一定时不同进料温度 或冷却介质温度下的移热线
Tad
k0
exp


E RT


1
k0
exp


E RT


全混流反应器的热稳定性
不同停留时间下的发热曲线和 移热曲线
移热线斜率大于发热线斜率是 定态稳定的必要条件，称为斜 率条件

dQr dT
s


dQg dT
s
Qr

Qr
s

dQr dT
T s
Qg

Qg
s


dQg dT
T s
全混流反应器的热稳定性
进口温度变化时操作状态的变化
全混流反应器的热稳定性
进口温度与反应温度的关系
Qr T T0 NT Tc 1 N T T0 NTc
全混流反应器的热稳定性
不同进料流量的移热线
Qr T T0 NT Tc 1 N T T0 NTc
全混流反应器的热稳定性
发热速率
Qg

Tad
k 1 k