非理想流动作业

6. 什么是返混？简述返混对不同反应体系的影 响
答：返混是指不同提留时间的物料混合。 影响： 1.正级数反应：返混降低反应推动力，使反
应速率、转化率降低； 2.负级数反应：返混提高反应速率，有利于
反应； 3.自催化反应：返混使产物（同时又是催化
剂）浓度增加，有利于反应；
6. 什么是返混？简述返混对不同反应体系的影 响
F(t)物理意义：表示出口流体中停留时间小于t 的
物料（ 0~t 范围内的质点）占进料的分率。
3. 停留时间分布的实验测定方法主要有哪两种、 如何测定、有何区别？
▪ 答主要有：脉冲示踪法和阶跃示踪法
▪ 1 脉冲示踪法：
▪ 当系统中流体达到稳定定常态流动后，在t=0瞬间， 在入口处以脉冲方式(极短时间间隔Δt0)注入总量 为M(浓度为C0 ？)的示踪剂A，同时在出口处检 测CA随 t 的变化
答： E(t) 是停留时间密度分布函数：定常态下的连 续流动系统中，同时进入反应器（t = 0瞬间）的 N个流体质点中，停留时间介于t ~ t+dt 之间的流 体质点所占的分率dN/N 应为E(t)dt 。
F(t)是停留时间分布函数：在定常态下的连续流动 系统中，相对在 t = 0 瞬间流入反应器内的物料， 在出口料流中停留时间小于t 的物料所占的分率。 或：流过反应器的物料中停留时间小于 t (介于0 ~ t 之间)的质点所占的分率。
答：平推流E线F线图见课本P94图4-4 全混流E线F线图见课本P95图4-5
⑴ 平推流 E(t)和F(t)函数特征
F(t) 10.0当 当tt
t t
E(t)
0
当t 当t
t t
F()10.0当 当11
E() 0 当 当
1 1
以E(t)和F(t)对t 作图，得平推流停留 时间分布函数曲线E(t)和F(t)曲线，图4-4。
为了定量确定出口物料的转化率或产物的定量 分布必须定量知道出口物料的停留时间分布。
书上作业
1.全混流反应器的E(t)中，E(t)的最大值出现在t=0处， 而其它设备都不是这样，试解释其原因和意义，试设 想是否有其他形式的反应器的E(t)曲线的形状与全混流 的E(t)曲线的相似性。
答：由于全混釜具有流入的流体在瞬间内即与容器内流
4. 示踪剂有何要求（选取原则）？
3.便于检测：应具有或易于转变为电信 号或光信号的特点，且浓度很低时也 能检测。
4.对流动状态没有影响。 5.示踪剂在测定过程中应守恒：不挥发、
不沉淀、不吸附，用于多相系统检测 的示踪剂不发生相间的转移。
5. 平推流和全混流的E(t)~t和F(t)~t曲线各有何 特征？并画图说明。
体达到完全混合，釜内具有完全统一的组成，且与出口
流体具有相同的特点， 则E(t)曲线的表达式为：
E(t
)
1
t
e
2.脉冲测得如下数据，求E、F.
t/min 0 1 2 3 4 5 C(t)/(g/L) 0 0 3 5 6 6 t/min 6 7 8 9 10 C(t)/(g/L) 4 3 2 1 0
3. 停留时间分布的实验测定方法主要有哪两种、 如何测定、有何区别？
阶跃示踪法：当系统中流体达到定常态流动后，
在某一瞬间(t=0 )，将流入系统的流体切换为浓 度为CA0的示踪剂A，保持流动模式不发生变化， 同时在出口处检测示踪剂浓度CA随 t 的变化。
脉冲法和阶跃法的比较
脉冲法
示踪剂
在原有的流股中加入示 踪剂，不改变原流股流
2. 什么是E(t) 、F(t)、 、σt2、σθ2 ？ E(t)wenku.baidu.comt 和F(t) 物理意义？
σt2：停留时间分布分散程度的量度。数学上指对
于平均停留时间的二次矩。 σθ2 是无因此散度
E(t)dt物理意义：表示同时进入反应器的N个流体
质点中，停留时间介于t 与t+dt 间的质点所占分 率dN/N。
1.非理想流动的起因是什么、其根源有哪些、什么是 病态流动?
答：起因有两个
1.设备内不均匀的速度分布。包括：死角、 沟流、短路、层流流动、截面突变引起的 收缩膨胀等。
2.与物料主体流动方向相反的流动。例如： 管式反应器：扩散、局部循环流动、压差、 流体与固体间的摩擦等引起；釜式反应器： 搅拌引起流体循环运动等。
注入方法 量
阶跃法
将原有流股换成流量 与其相同的示踪剂流 股
E(t) F(t)
直接测得
E(t) C A C0
t
F(t)
t
0 C Adt
CA
0
0 CAdt
CA
0
E(t) dCA CA0dt
直接测得
F (t) CA CA0
脉冲法
t
t
tC A CA
阶跃法
t tCA CA0
σt2
t2
1.非理想流动的起因是什么、其根源有哪些、什么是 病态流动?
形成非理想流动的根源 ① 操作条件：温度、压力、流量、物料组成 ② 流体性质：粘度、重度、扩散系数等 ③ 设备型式及结构
病态流动是指：设计、制造不良，即反应设备缺引 起的非理想流动，如死角、短路等。
2. 什么是E(t) 、F(t)、 、σt2、σθ2 ？ E(t)dt 和F(t) 物理意义？
4.平行反应：若主反应级数＞副反应级 数，返混使主产物选择率下降； 若主反应级数＜副反应级数，返 混使主产物选择率提高；
5.连串反应：返混使反应物浓度降低， 产物浓度提高，因而使主产物的选择 率下降。
7. 测定停留时间分布曲线的目的是什么？
▪ 答：停留时间的长短，直接影响转化率和反应程度。
出口物料是所有具有不同停留时间(反应程度) 物料的混合物——实际转化率是平均值。
第四章
第四组 组长：黄勇
组员：韦环煚、蓝东红、陈伟宏、 杨起朝、周游、唐海峰、田维俊、 王寒玉、浦凤、何莎、李连杰、
▪ 韦环煚 ppt4蓝东红 ppt6 ▪ 陈伟宏 ppt3 ▪ 杨起朝 ppt1 ▪ 黄勇 书2和ppt7 ▪ 周游 ppt5 ▪ 唐海峰 ppt2 ▪ 田维俊 书3 ▪ 王寒玉 书4 ▪ 浦凤 书9 ▪ 河沙 书1 ▪ 李连杰 书10
t2CA t2 CA
t2
t2CA t2 CA0
4. 示踪剂有何要求（选取原则）？
答：采用何种示踪剂，要根据物料的物态、 相系及反应器的类型等情况而定。
1.不与主流体发生反应（无化学反应活性）。 2.与所研究的流体完全互溶，除了显著区别
于主流体的某一可检测性质外，二者应具 有尽可能相同的物理性质