反应器内的流体流动

年龄 反应物料质点从进入反应器算起已经停留的时间； 反应物料质点从进入反应器算起已经停留的时间； 是对仍留在反应器中的物料质点而言的。 是对仍留在反应器中的物料质点而言的。 寿命 反应物料质点从进入反应器到离开反应器的时间； 反应物料质点从进入反应器到离开反应器的时间； 是对已经离开反应器的物料质点而言的。 是对已经离开反应器的物料质点而言的。 返混： 返混： 又称逆向返混，不同年龄的质点之间的混合。 又称逆向返混，不同年龄的质点之间的混合。是 时间概念上的混合。 时间概念上的混合。
示踪物选择的要求： 1 必须与进料具有相同或者相近的流动性 质，以及尽可能相同的物理性质； 2 易于检测，检测灵敏，方法简便。 3 不能与反应物料发生化学反应或被吸附 4 用于多相系统检测的示踪物不发生相际间 的传递。
根据停留时间分布的比较，理想置换反应器优于理想 混合反应器。所以理想置换反应器的转化率高于理想混合 反应器。 也就是说，使停留时间分布尽可能集中，可以增加反 应器的生产能力。但是需要强调的是，反应器中转化率还 与其它很多因素有关，这只是从物料质点的停留时间进行 分析。
2．反应器内的流体流动 ．
反应器内流体的流动特征主要指反应器内反应流体的流 流 反应器内流体的流动特征 动状态、混合状态等，它们随反应器的几何结构和几何尺寸 动状态、混合状态 而异。 这些流动特征影响反应速率和反应选择率，直接影响反应 研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、 结果。所以，研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、 研究反应器中的流体流动模型是反应器选型 计算和优化的基础。 计算和优化的基础。流动模型是对反应器中流体流动与返混 状态的描述。 状态的描述。 根据返混状况， 一般将流动模型分为两大类型，即理想 理想 流动模型和非理想流动模型。非理想流动模型是关于实际工 流动模型和非理想流动模型 业反应器中流体流动状况对理想流动偏离情况的描述。
（2）流化床 由于气泡运动造成气相和固相都存在严重的返混。 为了限制返混，对高径比较大的，常在其内部装置横向 横向 挡板以减少返混； 挡板 对高径比较小的流化床反应器，则可设置垂直管 垂直管作为内 垂直管 部构件（横向纵向？） （3）气液鼓泡反应器 由于气泡搅动所造成的液体反向流动，形成很大的液 相循环流量。因此，其液相流动十分接近于理想混合。 ①放置填料 设置多孔多层横向挡板， ②设置多孔多层横向挡板，把床层分成若干级 ③设置垂直管
2.2
非理想流动
Байду номын сангаас
理想流动模型是二种极端状况下的流体流动，而实际的 工业反应器中的反应物料流动模型往往介于两者之间。对于 对于 所有偏离理想置换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。 所有偏离理想置换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。 一、实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因 1、滞留区的存在 2、存在沟流与短路 3、循环流 4、流体流速分布不均匀 5、扩散 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。
停留时间： 停留时间：指物料质点从进入反应器开始，到离开反 应器为止，在反应器中的总停留时间，即物料质点的 寿命。是影响转化率的关键因素。 停留时间分布的测定方法： 停留时间分布的测定方法： 主要方法是采用应答技术。 即用一定的方法将示踪物加入反应器进口，然后 在反应器出口物料中检测示踪物的信号，以获得示踪 物在反应器中停留时间分布规律的实验数据。
2、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 分割， 分割 向分割和纵向分割两种，其中重要的是横向分割。 向分割和纵向分割两种，其中重要的是横向分割。 （1）连续操作的搅拌釜式反应器 为减少返混，工业上常采用多釜串联 多釜串联的操作。 多釜串联 当串联釜数足够多时，连续多釜串联的操作性能 就很接近理想置换反应器的性能。(横向纵向？)
3、反应器内浓度变化
4、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。
二、理想混合流动模型 1、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。 反应器内物料质点返混程度为无穷大。 反应器内物料质点返混程度为无穷大
2.1
理想流动模型
反应器中流体的流动模型是针对连续过程而言 针对连续过程而言的。 针对连续过程而言 一、理想置换流动模型 1、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。
2、特点：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。所有物料质点在反应器中都具有相同的停留 所有物料质点在反应器中都具有相同的停留 时间。 时间。
三、降低返混程度的措施 1、返混对反应器的意义 、 （1）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。 （2）在工程放大中产生的问题 放大后的反应器中流动状况的改变， 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 返混程度的变化 的困难。
练习
1、理想流动模型分为两种类型，即________和_________ 2、返混专指________进入反应器的物料之间的混合 3、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_______ 理想混合反应器返混为____, 非理想流动反应器返混为_____ 4、返混带来的最大影响是_____________________________ 5、返混对反应来说是有害的，必须采取各种措施进行抑制。 6、降低返混程度的主要措施是______，通常有________和 ________两种，其中重要的是__________。 7、连续搅拌釜式反应器为减少返混，工业上常采用________ 的操作
二、返混及其对反应过程的影响 1、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。 间歇反应器中不存在返混; 理想置换反应器不存在返混; 理想混合反应器返混达到极限状态; 非理想流动反应器存在不同程度的返混.
2、返混对反应过程的影响 、 （1）返混带来的最大影响 最大影响是反应器进口处反应 进口处反应 最大影响 物高浓度区的消失或减低，即使得反应物浓度下 物高浓度区的消失或减低 降，产物浓度上升。 （2）这种浓度分布的改变对反应的利弊取决于 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。 反应过程的浓度效应。 （3）返混是连续反应器中的一个重要工程因素， 任何过程在连续化时，必须充分考虑 连续化时， 连续化时 必须充分考虑这个因素的 影响.
2、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的物料性质完全相同。但物料质点在理想 混合反应器中的停留时间参差不齐，存在停留时间分布。
3、反应器内浓度变化
4、搅拌十分强烈的连续操作搅拌釜式反应器中的流体流动可视为 理想混合流动。
2.2理想反应器的停留时间分布及其性质 理想反应器的停留时间分布及其性质