理想流动、非理想流动、理想流动反应器的分类和应用
化学反应工程 第三章 理想反应器(1)
反应器型式与操作方法的评选
反应器开发的任务
根据化学反应的动力学特性来选择合适 的反应器型式
结合动力学和反应器两方面特性来确定 操作方式和优化操作设计
根据给定的产量对反应器装置进行设计 计算，确定反应器的几何尺寸并进行某 些经济评价
反应器特性
反应流体的流动状态、混合状态以及器内的传热性 能等
dt
–若反应体积恒定，则：
dT (H r )(rA )
dt
Cv
dT dx A
dt
dt
–结合初始条件：
t 0,T T0 , C A C A0 , xA xA0
–积分得： T T0 ( xA xA0 )
3.2 半分批式操作的釜式（完全混 合）反应器
反应器特征 操作目的 反应器分析
V V0 vt
初始条件： t 0, CA 0 求解微分方程得到：
VC A
e
k 1
dt
(
vC
A0
1
e
k 1
dt
dt
C)
Cekt vC A0 k
代入初始条件，得： C vC A0
k
VC A0
vC A0 k
(1
ekt )
C A v(1 ekt ) v(1 ekt ) 1 ekt
CvV
dT dt
dx A dt
UA
Cv V
(Tm
T)
(H r )C A0 Cv
以上为变温操作的热量衡算式。
–将物料衡算式和热量衡算式结合，可联立求解反应器的温 度、组成随时间变化规律。
绝热操作
非理想流动反应器设计
实验验证与优化
总结词
实验验证与优化是检验数学模型和数值模拟结果准确 性的重要步骤，也是改进和完善非理想流动反应器设 计的必要环节。
详细描述
在非理想流动反应器的设计中，实验验证与优化是必 不可少的环节。通过实验验证，可以检验数学模型和 数值模拟结果的准确性，发现存在的问题和不足之处 。同时，实验优化也是改进和完善非理想流动反应器 设计的必要步骤。通过实验优化，可以找到最佳的反 应条件和操作参数，提高反应器的性能和效率。实验 验证与优化是实现非理想流动反应器设计的重要保障 。
对未来研究的建议与展望
针对非理想流动反应器设计的研究，我 们提出以下建议和展望
4. 结合人工智能和大数据技术，建立非 理想流动反应器的智能控制系统，实现 自动化和智能化操作。
3. 加强非理想流动反应器在实际生产中 的应用研究，以提高生产效率和经济效 益。
1. 深入研究非理想流动反应器的内部流 动特性，揭示其复杂的流动和反应机制 ，为优化设计提供理论支持。
环境工程领域的应用
在环境工程领域，非理想流动反应器被广泛应用于废水处理、废气处理和固体废弃物处理等环保工程 中。这些处理过程需要高效地进行化学反应和物理分离，因此需要非理想流动反应器具有较高的反应 速度和分离效率。
非理想流动反应器的应用，可以提高环保工程的处理效果和处理能力，降低处理成本，减少二次污染 ，为环境保护做出贡献。
数值模拟方法
总结词
数值模拟方法是通过计算机模拟反应器的运行过程，预测其性能和优化设计方案的有效 手段。
详细描述
在建立了数学模型之后，需要采用数值模拟方法进行求解。数值模拟方法能够模拟反应 器的实际运行过程，预测其性能，并优化设计方案。常用的数值模拟软件包括Fluent、 ANSYS等，这些软件能够模拟复杂的流体动力学、化学反应和热量传递等现象，为非
化工基础 第八章 典型反应器
（10）滴流床反应器
实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具有相同流动、混和、
传质、传热等特征。
3 根据温度条件和传热方式分类 （1）根据温度条件分：等温、非等温式反应器。 （2）根据传热方式分：
绝热式：不与外界进行热交换； 外热式：由热载体供给或移走热量，
又有间壁传热式、直接传热式、外循环传热式之分。 蒸发传热式：靠挥发性反应物、产物、溶剂的蒸发移除热量。
直叶和弯曲叶。涡轮搅拌器速度较大，300～600r／min。
涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌产生很强
的径向流。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。
C、推进式搅拌器
推进式搅拌器，搅拌时能使物料在反应釜内循环流动，所起作用以容积循环 为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。当需要有更大的流速时，反应釜内设 有导流筒。
第八章 典型反应器
§8.1 概述
任何化学品的生产，都离不开三个阶段：原料预处理、化学反应、产品精制。 化学反应过程是化工生产过程的核心。 物理过程的原理和操作设备——《流体流动与传热》和《传质与分离技术》。 化学反应过程的原理和反应设备——《化学反应过程与设备》，属于化学反 应工程的范畴。 1 研究目的 研究目的：使化学工业生产中的反应过程最优化。 （1）设计最优化：由给定的生产任务，确定反应器的型式和适宜的尺寸及 其相应的操作条件。 （2）操作最优化：在反应器投产运行之后，还必须根据各种因素和条件的 变化作相应的修正，以使它仍能处于最优的条件下操作。 2 研究内容 从实验室开发到工业生产存在放大效应。 在工业反应器中实际进行的过程不但包括有化学反应，还伴随有各种物理过 程，如热量的传递、物质的流动、混和和传递等，所有这些传递过程使得反应器 内产生温度分布和浓度分布，从而影响反应的最终结果。 化学动力学特性的研究 ：在实验室的小反应器内进行，完全排除传递过程 的影响。 流动、传递过程对反应的影响 处理整个反应工程的问题需要具备三个方面的知识（三传一反）： a. 化学反应的规律（反应动力学）； b. 传递过程的规律（质量、热量和动量的传递）； c. 上述两者的结合。 3 研究作用 （1）反应器的合理选型
第二章 理想流动与非理想流动1
理想流动与非理想 流动反应器
流体在反应器中的流动情况影响着反应速率、反应选择率， 直接影响反应结果，研究反应器的流动模型是反应器选型、设计 和优化的基础。 流动模型可以抽象出两种极限的情况：一种是完全没有返混 的活塞流反应器；另一种是返混达到极大值的全混流反应器。 实际生产中的多数管式反应器及固定床催化反应器等可作活 塞流反应器处理，多数槽式反应器可作全混流反应器处理。
对活塞流反应器，物料质点是平推着向前流动的，物料质点在反 应器中的逗留时间相同不产生返混。而在全混流反应器中，不同 年龄的质点达到完全混合，有的逗留时间很短，有的却很长，返 混程度最大。 活塞流与全混流是两种理想流型：前者理想置换，没有返混；后 者理想混合，返混最大。而介于两者之间的流型，是非理想流型， 存在着不同程度的返混现象。
2 全混流模型 亦称理想混合模型或连续搅拌槽式反应器模型，如图2-1（c）所 示，是一种返混程度为无穷大的理想化流动模型。
全混流假定反应物料以稳定流率流入反应器，在反应器中，刚进 入反应器的新鲜物料与存留在器内的物料在瞬间达到完全混合。 反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的，等于反应器出口 处的物料性质，即反应器内物料温度、浓度均匀，与出口处物料 温度、浓度相等。而物料质点在反应器中的逗留时间参差不齐， 有的很短，有的很长，形成一个逗留时间分布。 搅拌十分强烈的连续搅拌槽式反应器中的流体流动可视为全混流。
（2）热量衡算 热量衡算以能量守恒与转化定律为基础，在计算反应速率时必须 考虑反应物系的温度，通过热量衡算可以计算反应器中温度的变 化。与物料衡算相仿，对反应器或其一微元体积进行反应物料的 热量衡算，基本式为 （带入的热焓）＝（流出的热焓）十（反应热）十（热量的 累积）十（传向环境的热量） （2-2） 式中反应热项，放热反应时为负值，吸热反应时为正值。
理想流动非理想流动理想流动反应器的分类和应用
上述是造成非理想流动的几种常见原因，对一个流 动系统可能全部存在，也可能是其中的几种，甚至有 其它的原因。
返混及其对反应过程的影响
返混含义：专指不同时刻进入反应器的物料之间的混合， 是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。
理想流动 非理想流动 理想流动反应器的分类和应用
反应器内流体的流动特征主要指反应器内反应流体的流动状 态、混合状态等，它们随反应器的几何结构和几何尺寸而异。
反应流体在反应器内不仅存在浓度和温度的分布，而且还存在流 速分布。这样的分布容易造成反应器内反应物处于不同的温度和浓 度下进行反应，出现不同停留时间的微团之间的混合，即返混。
长径比较大和流速较高的连续操作管式反应器中的流体流 动可视为理想置换流动。
理想混合流动模型
含义：理想混合流动模型也称为全混流模型。反应物料以稳 定的流量进入反应器，刚进入反应器的新鲜物料与存留在其中 的物料瞬间达到完全混合。反应器内物料质点返混程度为无穷 大。
特点：所有空间位置物料的各种参数完全均匀一致，而且出 口处物料性质与反应器内完全相同。
种，其中重要的是__________。 连续搅拌釜式反应器为减少返混，工业上常采用________的操作
由于放大后的反应器中流动状况的改变，导致了返混程度 的变化，给反应器的放大计算带来很大的困难。因此，在分析 各种类型反应器的特征及选用反应器时都必须把反应器的返混 状况作为一项重要特征加以考虑。
降低返混程度的措施
降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分 割两种，其中重要的是横向分割。
理想置换流动模型
含义：理想置换流动模型也称作平推流模型或活塞流模型。 与流动方向相垂直的同一截面上各点流速、流向完全相同， 即物料是齐头并肩向前运动的。
反应器的流动模式对反应效率的影响
反应器的流动模式对反应效率的影响在化学工程和许多相关领域中，反应器是实现化学反应的核心设备。
而反应器中的流动模式则对反应效率有着至关重要的影响。
理解和掌握这些流动模式的特点及其对反应效率的作用机制，对于优化化学反应过程、提高产品质量和产量具有重要意义。
流动模式，简单来说，就是反应物和产物在反应器内的流动方式。
常见的流动模式主要包括理想的平推流和全混流，以及实际中更复杂的非理想流动模式。
平推流模式下，反应物沿着反应器的轴向以相同的流速向前推进，就好像一列整齐的队伍，没有任何“插队”或“掉队”的情况。
在这种流动模式中，物料在反应器内没有返混，停留时间相同。
这意味着反应物在经过反应器的过程中，浓度逐渐降低，而反应产物的浓度逐渐增加。
由于没有返混，平推流反应器对于一些反应速率与反应物浓度密切相关的反应非常有利。
比如，对于一些快速反应，如果能够在平推流反应器中进行，可以有效地避免过度反应和副产物的生成，从而提高反应的选择性和效率。
与之相反，全混流模式则像是一个完全搅拌均匀的大容器。
进入反应器的物料瞬间与容器内的物料混合均匀，浓度处处相同。
在全混流反应器中，物料存在着强烈的返混，停留时间分布较宽。
这种流动模式对于一些反应速率对反应物浓度不敏感的反应较为适用。
例如，对于一些慢速反应，全混流可以保证反应物在反应器内有足够的时间进行反应，从而提高反应的转化率。
然而，在实际的化学反应过程中，反应器内的流动模式往往并非理想的平推流或全混流，而是介于两者之间的非理想流动模式。
造成非理想流动的原因有很多，比如反应器内部结构的不均匀、进料方式的不合理、搅拌效果的不理想等等。
非理想流动会导致反应物在反应器内的停留时间分布不均匀，从而影响反应效率。
为了更直观地理解流动模式对反应效率的影响，我们可以通过具体的反应来分析。
以一个简单的一级不可逆反应为例，假设反应速率常数为 k。
在平推流反应器中，反应的转化率可以通过公式计算得出，其结果往往比在全混流反应器中的转化率要高。
理想流动反应器反应器内的流体流动
长径比较大和流速较高的连续操作管式反应器中的流体流
动可视为理想置换流动。
理想混合流动模型
含义：理想混合流动模型也称为全混流模型。反应物料以稳
定的流量进入反应器，刚进入反应器的新鲜物料与存留在其中
的物料瞬间达到完全混合。反应器内物料质点返混程度为无穷 大。
特点：所有空间位置物料的各种参数完全均匀一致，而且出 口处物料性质与反应器内完全相同。
在工程放大中产生的问题 由于放大后的反应器中流动状况的改变，导致了返混程度 的变化，给反应器的放大计算带来很大的困难。因此，在分析 各种类型反应器的特征及选用反应器时都必须把反应器的返混 状况作为一项重要特征加以考虑。
降低返混程度的措施
降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分 割两种，其中重要的是横向分割。
理想流动
非理想流动
理想流动反应器的分类和应用
反应器内流体的流动特征主要指反应器内反应流体的流动状 态、混合状态等，它们随反应器的几何结构和几何尺寸而异。 反应流体在反应器内不仅存在浓度和温度的分布，而且还存在流
速分布。这样的分布容易造成反应器内反应物处于不同的温度和浓
度下进行反应，出现不同停留时间的微团之间的混合，即返混。
生产，反而有可能导致生产能力的下降或反应选择率的降低。
降低返混程度的措施
返混对反应器的意义
对反应过程产生不同程度的影响 在返混对反应不利的情况下，要使反应过程由间歇操作转 为连续操作时，应当考虑返混可能造成的危害。选择反应器的 型式时，应尽量避免选用可能造成返混的反应器，特别应当注
意有些反应器内的返混程度会随其几何尺寸的变化而显著增强。
推流。
练 习
理想流动模型分为两种类型，即________和_________ 返混专指________进入反应器的物料之间的混合 说明下列反应器中的返混情况： 间歇反应器中返混为_____, 理想置换反应器返混为_______
反应器操作与控制基础知识—反应器内的流体流动
非理想流动
非理想流动模型
理想流动模型
理想置换模型
理想混合模型
非理想流动模型
理想置换流动模型
非理想流动模型
非理想流动模型
一是由于反应器中物料颗粒的运动(如搅拌、分子扩散等)导致与主 流体流动方向相反的运动；
二是由于设备内部结构特点造成的各处速度的不均匀性。
例如：设备的两端、挡板等易产生死角； 反应器内因催化剂或填料装填不均匀易造成沟流或短路； 直径较大的鼓泡塔或釜式反应器内易造成循环流等。
横向分割
挡网
流化床反应器
挡板
非理想流动模型——降低返混的措施
纵向分割
垂直构件
流化床反应器
《化学反应器操作与控制》
理想流动模型
理想流动模型
理想流动模型——一、分类
理想置换流动模型
理想混合流动模型
理想流动模型
理想流动模型——二、特点
理想置换模型
平推流模型
活塞流模型
理想置换流动模型
①在定态情况下，所有分子的停留时间相同，浓 度等参数只沿管长发生变化，与时间无关。
②所有物料质点在反应器中都具有相同的停留时 间，且等于物料通过反应器所需的时间；
③垂直于物料流向的任一截面上，所有的物系参 数都是均匀的，亦即任一截面上各点的温度、 压力、浓度和流速都相等。理想置换流动 模型特点
理想置换流动模型
长径比较大和流速较高 的连续操作管式反应器中的流 体流动可视为理想置换流动。
非理想流动模型——1.返混
专指不同时刻进入反应器的物料之间的 混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄质点 之间的混合。
定义
返混
影响
返混改变了反应器内的浓度分布，使器内反 应物的浓度下降，反应产物的浓度上升。反应速率 下降，改变复杂反应的选择性。
理想流体与非理想流体
理想流体与非理想流体理想流体和非理想流体是流体力学中两个重要的概念，它们分别描述了流体在不同条件下的行为特征。
本文将探讨理想流体和非理想流体的定义、特点以及在实际应用中的差异。
一、理想流体的特点理想流体是指在流体力学计算中假设的一种理想情况，具有以下特点：1. 不可压缩性：理想流体假设是不可压缩的，在其内部不存在体积的变化。
这种假设在一些求解速度较低的流体问题中是有效的。
2. 无粘性：理想流体假设是没有粘性的，即在流体的内部不存在黏滞阻力。
这种假设在一些较为简单的流体问题中适用。
3. 完全可压缩性：理想流体具有完全可压缩性，即在流体内部可以自由传播压力波，以及体积变化。
这种假设在一些高速流动问题的研究中是有效的。
二、非理想流体的特点非理想流体是指真实流体在某些条件下表现出来的特性，与理想流体相比，非理想流体具有以下特点：1. 可压缩性：非理想流体是可压缩的，其在流动过程中体积会发生变化。
这种特点需要通过压缩性方程进行描述，并在一些压缩性流体力学问题中得以应用。
2. 粘性：非理想流体存在粘性，即在流体的内部存在阻碍流动的摩擦力。
粘性在真实流体的运动中起着重要的作用。
3. 熵增：非理想流体的流动过程中熵会增加，熵增可以用来描述非可逆过程的发生。
这种特性在实际流体力学问题中需要考虑。
三、理想流体与非理想流体在应用中的差异理想流体和非理想流体在实际应用中存在一定的差异，主要表现在以下几个方面：1. 流动模型选择：在计算流体力学中，对于不同的流动问题，需要选择合适的模型来描述流体的行为。
对于一些简单的流体问题，可以使用理想流体模型进行计算；而对于一些需要考虑非可压缩性、粘性等因素的流动问题，则需要采用非理想流体模型。
2. 计算方法：针对理想流体和非理想流体的不同特点，需要采用不同的计算方法进行求解。
对于理想流体，可以采用欧拉方程或拉格朗日方程等计算方法进行求解；而对于非理想流体，需要考虑压缩性方程、黏性方程等因素，采用相应的计算方法进行求解。
理想流动反应器的分类和应用
授课班级
授课形式
讲授
授课日期
年月日第周
课时数
2
授课章节/实训项目
名称
1.2理想流动1.3非理想流动1.4理想流动反应器的分类和应用
教学目标
(知识/能力/素质目标)
知识目标
1．掌握两种理想流动模型的定义、特征、应用；
2.了解非理想流动与理想流动之间的偏差。
3.掌握返混的定义，理解返混对反应过程的影响及降低返混的措施
1．实际反应器中流动状Байду номын сангаас偏离理想流动状况的原因
三、返混及其对反应过程的影响
1、返混：专指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。
2、返混对反应过程的影响：
（1）返混带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度区的消失或减低。
（2）返混改变了反应器内的浓度分布，使器内反应物的浓度下降，反应产物的浓度上升。但是，这种浓度分布的改变对反应的利弊取决于反应过程的浓度效应。
四、降低返混程度的措施
降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分割两种，其中重要的是横向分割
1.4理想反应器的分类和应用
1．分类
2．应用注：
授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。
能力目标
通过对于理想流动模型、返混及其影响等内容的学习，培养学生运用知识解决实际问题的能力
素质拓展
目标
善于学习科学知识；具有科学的思维方法；具有开拓创新的精神。
教学重点
1.两种理想流动模型、返混。
2.非理想流动与理想流动之间的偏差。
教学难点
1.返混对反应过程的影响及降低返混的措施
理想流动模型
【摘要】研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、设计和优化的基础。
根据流体流动质点的返混情况｛理想流动模型非理想流动模型本文主要介绍理想流动模型的反应器，包括平推流反应器和全混流反应器。
一、理想流动模型1.1 平推流模型特点：沿物流方向，反应混合物T 、C 不断变化，而垂直于物流方向的任一截面（称径向平面）上物料的所有参数，如：C 、T 、P 、U 等均相同。
总而言之，在定态情况下，沿流动方向上物料质点不存在返混，垂直于流动方向上的物料质点参数相同。
实例：长径比很大，流速较高的管式反应器。
1.2 全混流模型特点：在反应器中所有空间位置的物料参数（C 、T 、P ）都是均匀的，而且等于物料在反应器出口处的性质。
实例：搅拌很好的连续搅拌槽式反应器。
关于返混：返混：又称逆向混合，是指不同年龄质点之间的混合，即“逆向”为时间上得逆向，而非一般的搅拌混合。
如间歇反应器，虽然物料被搅拌均匀，但并不存在返混，而只是统一时间进入反应器的物料之间的混合。
平推流反应器不产生返混，而全混流反应器中为完全返混，返混程度最大。
实际反应器的返混介于平推流和全混流反应器之间。
关于各种反应器的推动力：△C A 等温下：C A 、C Af 、C A *(a) 间歇反应器 △C A 随时间变化 ↓ (b) 平推流反应器 △C A 随时间变化 ↓ (c) 全混流反应器 △C A 随时间变化 ↓C AC Af△C A 反应时间C A o C A*C AfC Af轴向长度C A o C A*C Af 轴向长度C A o C A*C A△C A △C A非理想流动反应器，其反应推动力介于平推流和全混流之间。
二、非理想流动模型1、偏离平推流反应器的几种情况：漩涡运动，径向流速分布不均匀，沟流或短路，死角。
2、偏离全混流反应器的几种情况： 死角、短路、再循环 3、返混情况对化学反应影响主要是由于物料质点的停留时间不同所造成。
2.1 间歇反应器2.1.1 间歇反应器的特征生产周期：反应时间＋清洗、拆卸、安装等辅助时间。
化学反应工程 第四章
在t时对出口处的示踪物B作物料衡算：
所以，
VC V 'RA 0 V 'RB C0
C V 'RB C0 V
＝停留时间≤t的示踪物溶液体积所占分率最后得：F(t)(
C C0
)
s
3.脉冲法
1）实验步骤
（1）物料保持稳定流动
（2）在一瞬间注入示踪剂B，总量是M，在体积流量V中的
t tm＝t
则
2 t
t2E(t)dt
2
t
0
0
对离散型测定值，
t2E(t)
2 t
0
tm2
E(t)
0
三、对比时间 为了方便起见，常用对比时间作为变量。 对比时间的定义
t
tm
1.平均对比停留时间
tm 1
tm
2. E( )
3. F ( )
E( )
dF ( ) d
dF ( )
d( t )
浓度为Co 。数学描述为 0 t 0
C C0 0 t t0
0 t t0
c(∞)
C0
C(t)
t0
V ( M )Ccp(t)
0
0
t=0
t
（３）以t＝0为计时基准，检测出口处的B浓度C。
响应t 曲线 t
（４）标绘
V
( M
)C p
~
t
曲线
２）( V
M
)Cp
?
在出口处作示踪物B的物料衡算：
V C dt Mt
在实际 反应器中，物料可能是由固体颗粒、液滴、气泡或者 分子团块等聚集体组成的，称之为微团。微团之间的混合程度 有三种情况，
第四章-停留时间分布
E (t)V 0M C (t)V 0V 0 0C C ((tt))dt0 C C ((tt))dt
F(t)
t
E(t)dt;
另外，
E(t) V0C(t)
0
M
t
t
实验离散型F数(t)据表V M 0示0 tC(t)dtV V 0 00 0 C C ((tt))d dtt0 0 C C ((tt))d dtt
i
0 6.5 19.0 31.5 41.5 46.5 49.0 50.0 50.0 0.0
Ci
1
F ( ti ) 0 0.13 0.38 0.63 0.83 0.93 0.98 1.00 1.00 1.00
ti Ci 0 780 3000 4500 4800 3000 1800 840 0
0
t
2 i
0
2
t2
tm 2
306090.218; 374.42
是偏向活塞流的实际反应器。
第三节 理想流动反应器的停留时间分布
对于理想流动反应器，可直接计算停留时间分布。
一、活塞流模型（PFR）
①阶跃法测定F（t）
C/C0 C/C0 C/C0
注入 1.0
应答
1.0
1.0
应答
0
tm t
0
F(t)
0 1
t tm t tm
C
i
0 0.936 7.200 16.200 23.040 18.000 12.960 7.056 0
0
105
1 0
C i 0 6 .5 1 2 .5 1 2 .5 1 0 .0 5 .0 2 .5 1 .0 0 0 5 0
0
1 0
tiC i 0 7 8 0 3 0 0 0 4 5 0 0 8 4 0 .0 0 0 1 8 7 2 0
理想反应器
反应单元
流入
反应消耗
流出
累积
反应器
反应单元
流入量
流出量
反应量
累积量
间歇式
整个反应器
0
0
√
√
平推流(稳态) 微元长度
全混釜(稳态) 整个反应器
非稳态
√
√
√
0
√
√
√
0
√
√
√
√
一、PFR型反应器
也称为活塞流式反应器或平推流式反应器。
PFR具备以下特点：在正常的连续稳态操作情
况下，在反应器的各个截面上，物料浓度不随时
流入量 - 流出量 = 反 应 量 ＋ 积累量
FS 0
( rs ) V
FS t
F ( S0 St ) (rs ) V
上式变为一般化的关系式为：
即
S St
V
0
F
rs
0
( S0 St )
rs
S为底物浓度 mol／m3；
F为以体积计的物料进料流率 m3／s；
r为反应速度
Pr
t
t
t
式中Pt为时间t时单位反应液体积中产物的生成量。
连续式操作中，
Pr
Pout
S in
式中Pout为单位体积流出液中的产物量。
选择性Sp
选择性Sp（selectivity）是在有副反应发生的复合反应
中，能够转变为目的产物的底物变化总量中，实际上转变为
目的产物的比率。由底物S生成目的产物P的选择性Sp为：
随时间而变。稳定状态下，以一级反应为例，取
第四节非理想流动-
t Et 0; t Et t Ft 0; t Ft 1
2 t
0
2
2 t
2
0
t
以量纲为1的对比时间为自变量，器
分析：反应器有效容积为VR，流入反应器的流体体 积流量为qV,浓度为c0,流体在反应器内被充分搅拌， 其浓度各处均一且与出口浓度相等。
第四节 非理想流动
一 实际反应器对理想类型的偏离
二 返混对反应过程的影响
这个例子清楚的说明了在反应器内物料出现返混 作用时对反应过程的影响。对于复合反应过程，由于 返混引起浓度变化将直接影响选择性，对反应过程的 影响时不可低估的。
三流体在反应器内的停留时间分布
度量返混程度最简单、有效的方法是确定物料在反 应器内的停留时间分布，从而可定量确定返混程度。
在设计和放大反应器时，力图降低“放大效应”的影响 ，使放大后的转化率尽量维持在模型的或小试的水平 。为此，必须确保参加反应的物料在大小两种反应器 中的停留时间分布相同，因而有必要把化学反应和停 留时间分布联系起来，以达到预计反应结果的目的。
1.理想置换反应器 分析：流体在反应器内作平推流，反应器内无物料的
返混；
测定方法1：脉冲示踪法，对入口处的脉冲函数，出 口处获得的是推迟了的同样的脉冲信号，不改变输入 信号的形状；
测定方法2：阶跃示踪法； 总结：E(t)和F(t)曲线的形状完全一样，只是响应曲
线向后平移了一段距离。 V/qV,0
的物料出口处测定输出讯号的变化。根据输入讯号变化的规律 来确定在反应器内的停留时间分布规律。输入讯号是把示踪剂 加入到系统的方法产生的。
示踪剂： （1）和原料互溶，但不发生化学反应； （2）示踪剂的加入对主流体的流动性态无影响；