化学反应工程(第三版)陈甘棠主编PPT

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化学反应工程ppt课件

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❖ 特点:反应器中所有空间位置的物料参数都是均 匀的,而且等于反应器出口处的物料性质,即反 应器内物料浓度和温度均匀,与出口处物料浓度 和温度相等。物料质点在反应器中的停留时间参 差不齐,形成停留时间分布。搅拌强烈的连续搅 拌釜(槽)式反应器中的流体流动可视为全混流
37
几个化学反应工程中常用的概念
一般适用于均相反应(气相、液相) ❖ 优点:返混小,所需反应器容积小,比传热面大 ❖ 缺点:对慢速反应,管要很长,压降大
加料
产物
42
❖ 经验放大法:按照小型生产装置的经验计算或定 额计算,即在单位时间内,在某些操作条件下, 由一定的原料组成来生产规定质量和产量的产品。
21
数学模型放大法:
基础实 验测试
拟订过 程模型

电 子 计 算
制订 模型 测试
机 方法
作 及参
方 数范
案 研


小试 模型的放大实验
比较测试结果与 模型计算结果
12
❖传递工程:涉及到动量传递、热量传递和 质量传递。
❖工程控制:反应器的运转正常与否,与自 动控制水平相关。
13
1.4 化学反应工程学中涉及的定义
❖ 宏观反应过程:在工业规模的化学反应器中,化 学反应过程与质量、热量及动量传递过程同时进 行,这种化学反应与物理变化过程的综合称为宏 观反应过程。
7. 精细化工反应:含磺化,硝化,卤化,重氮化,酯 化,胺化,缩合。如苯、萘的磺化,苯硝化制硝基 苯等。
8.聚合反应:含缩聚,加成聚合,自由基聚合,离子 型聚合,络合配位聚合,开环聚合,共聚
31
2.1.2 反应器的分类
间歇反应器 ❖ 按照操作方法分类 管式及釜式连续流动反应器

化学反应工程(第三版)陈甘棠主编第八章气液两相反应器PPT课件

化学反应工程(第三版)陈甘棠主编第八章气液两相反应器PPT课件

(8-14)
定常态操作时,单位界面上反应量等于扩散通量,即
NA(rA )d SA n dtD LA ddA czz0
将A的浓度分布对z求导后代入上式得
式中,
N A( rA )D L LA cA 1 i b D L L D c B c B A AL i kLc A Ai
k LA
DLA L
,称为液膜传质系数。
(8-16)
1 DLBcBL bDLAcAi
,称为瞬间反应的增强系数。物理意义是气
液反应条件下组分A的消失速率与最大物理吸收速率 kLAcAi 之比。 13
式(8-15)中cAi是界面浓度,难以测定,工程设计中通常将 其换算为容易测量的pA来表示的反应速率。因为,
N AkG(A p Ap A)i( rA )kLc A A 1 ib D L L D c c B B A A L i
第八章 气液两相反应器
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
8.1 概述
气-液相反应是一类重要的非均相反应。主要分为二种类型: (1)化学吸收: 原料气净化、产品提纯、废气处理等。 (2)制取化工产品
a.
b.
c.
(淤浆床)
A ( g b) l) B P(( r A ) k A c B c
定常态条件下,在单位面积的液膜中取一厚度为dz的微元层,对组分
A作物料衡算:
D Ld A dAc z( rA )d z D Ld A d c zAd dAc d z z
整理得
DLAdd2cz2A kcAcB 0

《化学反应工程》陈甘棠编著课件《均相反应器》ppt

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B
A
VCR=vCA0t-VCA





半连续操作的釜式反应器
CA / CA0
C / CA0
CR / CA0





3.6 反应器非等温过程分析
•基本概念和原理
•非等温反应器设计
•全混流反应器的热稳定性分析





一、基本概念和原理 反应热ΔHr,J/mol。吸热为正,放热为负。
Hr2 Hr1 cp dT





3.3 理想连续搅拌釜式反应器——全混流反应器
一、特点 1. 反应器内各空间位置 温度、浓度均一。 2. 返混无穷大 3.反应器内浓度、温度 与出口处浓度、温度 相同。
CA0 FA0 v0 T0 CA F A v Tout VR T=Tout G Ci=Ci,out T m, in G
T m,out
0
0
rAV R
dn A dt
即: rAV R
dnA dt





积分得(1):t n A0

xA
0
dx A rAVR
※间歇反应器的 设计方程※(1)
恒容时: t CA0
xAf
xA 0
dxA rA
对于间歇系统达到一定转化率所需时间取决于 反应速率,而与反应器体积大小无关;反应器 的大小由处理量决定。
当各釜容积相同且在相同的温度下操作时
C AN 1 C A0 (1 k i ) N
单釜空时,V=NVi=Nv0i


化学反应工程陈甘棠第三章课件

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假设B间歇投料,A缓慢连续加料,则:
cB cB0
rAkcB0cA kcA
2019/9/23
对A进行物料衡算:
输入 = v0cA0
输出 = 0
积累 = dVR cA
dt
反应 = rAVRkcAVR
v0cA 0rAV RdV d R cA t
v0cA0kcA VRdV d RcA t
2019/9/23
第三节 全混流反应器
1 、物料衡算
输入 = v0cA0
积累 = 0
输出 = v0cA
A的反应量 = rAVR
v 0 c A 0 v 0 c A ( r A )V R 0
v0cA 0v0cArA V R
2019/9/23
VR
v0
cA0cA rA
例 3-1
用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应,每天生 产乙酸乙酯12000kg,其化学反应式为:
k1
C3H CO O C2H H 5OH C3H CO2H O 5H C 2O k2
原料中反应组分的质量比为A:B:S=1:2:1.35, 反应液的 密度为1020kg/m3, 并假定在反应过程中不变,每批装 料,卸料及清洗等辅助操作时间为1h,反应在100℃ 下等温操作,其反应速率方程如下:
用直接迭代法或牛顿-拉夫森法求得满足上述关系的t值
2019/9/23
2.以生产费用最低为目标
AT
ata0t0aF VRCRMR
a 0 :辅助操作费用
a :单位时间内反应操作费用
a F :固定费用 AT :单位质量产品的总费用
2019/9/23
dA T dt
1
MRVR
acR
ata0t0

化学反应工程陈甘棠第四章课件

化学反应工程陈甘棠第四章课件

cA 81.3333
c A dt
0
2019/10/29
Et 4 0.0492
t5 81.3333
t
Ft Etdt
0
F t
5
t5 E t
0
dt
15 81.33330
cAdt
77 81.3333
0.9467


tc A dt
o
留在系统中的量 VRCA00tI(t)dt
2019/10/29
t
t
v0cA01Ftd tVRcA0Itdt
0
0
1 F t It tIt EtdIt
dt
有时采用
强度函数
t1

Et It
表示两者的关系:
t1

t t 2 E t dt t 2 0


t
t
2
Etdt


t2Etdtt2
E t dt
0
0
0
2019/10/29
令:无因次时间: t t
则: 无因次平均停留时间 t 1
t


Ed1Etdt
0
0
E()dE(t)dt t
t
EEt EtEt
t
FFt dF dF t
2019/10/29
若以

2
表示以为自变量的方差,则它与
2 t
的关系为:

2 12Ed
0

0
t t
2
1
Ed
t
0
0 dt
F t 0

化学反应工程课件

化学反应工程课件
Engineering 第二章 均相反应动力学 Chapter2 Kinetics of Homogenous Reaction 第三章 均相反应器(等温、变温过程) Chapter3 Ideal Reactors for Homogenous
Reactions
Contents
第四章 非理想流动 Chapter4 Non-Ideal Flow 第五章 非均相反应动力学 Chapter5 Reaction Catalyzed by Solids 第六章 非均相流固催化反应器 Chapter6 The Packed Bed Catalytic Reactor 第七章 气液两相反应器 Chapter7 Fluid-Fluid Reactors
根据换热方式不同,可分为三种型 式:
(1)换热式固定床反应器 结构型式类似于列管式换热器。 管内装填催化剂,反应物料自
上而下通过床层;管间为载热体, 与管内物料进行换热,以维持所 需的温度条件。
列管式固定床反应器
1.4 工业反应器的分类
第一章 绪 论
(2)绝热式固定床反应器 床层与外界没有热量交换。
我国化学工程与技术学科的发展中里 程碑
1935年8月我国化工的先驱吴蕴初先生建成 上海天利氮气厂生产出液氨,吴先生还创办 了天厨味精厂(1923),天原电化厂(1929)和 天盛陶器厂(1934),以及范旭东在天津创办 的永利碱厂,这些化工原料的生产推动了我 国化学工业的发展.
合成氨工业的巨大成功推动了化学工业迅 速发展,也带动了一系列化学工程基础理论 工作,如化工热力学、化学工艺学、工业催 化等。氨合成催化剂的研究与改进已经尝 试10万多个配方,至今仍是催化界研究的方 向。
分析。

《化学反应工程》陈甘棠编著课件《均相反应器》解析共89页文档

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快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭

27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰
《化学反应工程》陈甘棠编著课件《均相 反应器》解析
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。

28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子

29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢!
89

《化学反应工程》全册配套完整教学课件

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床层或反应器内宏观动力学模型(或简称床层动力学模型) 各种类型反应器内的催化剂床层,计入反应气体与催化剂颗粒的相 互流动状况,和使用过程中催化剂失活影响的诸多因素,即处于介 尺度的宏观动力学。
Copyright 2011 by Southeast University
Chemical Reaction Engineering
物质在反应装置中的流动、传质和传热与化学反应之间相互关系的 概念,称为物理概念模型。 数学模型 表达物理概念模型的数学式称为数学模型。 数学模拟方法 用基于物理概念模型的数学模型来模拟反应过程的 方法称为数学模拟方法。
Copyright 2011 by Southeast University
固体颗粒细小,气流流动情况 复杂。
催化剂带出少,要求气液分布 均匀,温度调节较难。
固相在液相中悬浮,气相连续 流入及流出反应器。
固相在液相中悬浮,液相和气 相连续进入及流出反应器。
粒子返混小,相接触面小,传 热效能低。
Copyright 2011 by Southeast University
Chemical Reaction Engineering
一、化学反应工程学的研究范畴
过程工业
从事物质的化学转化,生成新的物质产品; 各个生产环节具有一定的不可分性,形成生产流程,并多数连续生
产。
过程工业包括两个过程:
Copyright 2011 by Southeast University
Chemical Reaction Engineering
气流床 滴流床 鼓泡淤浆床 三相流化床 回转筒式 螺旋挤压机式
气-固相 气-液-固三相 气-液-固(催化及非催化) 气-液-固(催化及非催化) 气-固相,固-固相 高黏度液相

化学反应工程陈甘棠第三章课件

化学反应工程陈甘棠第三章课件
的几何尺寸并进行某些经济评价。
2020/3/30
间歇式完全混合(无返混)
理想混合反应器 (完全混合)
理想反应器
连续式完全混合(返混程度最大)
平推流反应器 (无返混)
2020/3/30
返 混:不同停留时间的粒子间的混合 平推流:反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动,
所有的物料在器内具有相同的停留时间。
2020/3/30
1 物料衡算
单位时间
单位时间
单位时间
A在反应
输入的物 _ 输出的物 _ 内反应掉 = 器内积累
料A量
料A量
的A量
速率
对于间歇釜式反应器: 输入=输出=0
假设釜的有效反应容积为VR ,单位时间内反应掉的A量
为: (rA)VR
积累 dn A dVR cA
dt
dt
2020/3/30
t 0 ,c A c A 0 ,x A 0 ,T T 0
与设计方程联立,用龙格库塔法求解
对于绝热操作:U0
积分:
2020/3/30
ddT tcH vrcA0ddA xt
t 0 ,T T 0 ,xAxA 0
TT 0 c H vrcA 0xAxA 0
3 反应容积的计算
V RQ 0tt0
t :反应时间 t 0 :辅助时间
求反应时间
2020/3/30
先将题给的速率方程变换成转化率的函数:
c A c A 0 1 x A cBcB 0cA 0cA
cRcA0xA
cScS0cA 0xA
代入速率方程,整理后得:
式中:
2020/3/30
r A k 1 a 2 b x A c x c A 0 2

化学反应工程第三版陈甘棠主编课件省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件

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粒带出。
23/90
7.3 流化床中传递过程
7.3.1 床层与外壁间传热 床层内传热主要包含:固体颗粒之间、颗粒与流体之间、床层与
换热面之间传热。因床内温度均一,前二项可忽略。
床层与换热面之间传热系数由下式定义
q hw AwT
(7-59)
式中,Aw —— 传热面积;ΔT —— 床层与壁面间平均温差。
隙率,其值与颗粒直径和形状等相关,也可由手册查取。若查不到,
可由以下二式估算。
5/90
1
S
3 mf
14 ,
1 mf
2 S
3 mf
11
(7-5)
式(7-5)代入式(7-2)可导出
d pumf
33.72
0.0408
d
3 p
(
p 2
)
g
1/
2
33.7
(7-6)
小颗粒,ReP<20时,欧根公式中第一项可忽略,式(7-2)简化为:
14/90
(3)气泡云与尾涡 (i)气泡云相对厚度
RC Rb
2
ubr ubr
uf uf
RC Rb
3
ubr 2u f ubr u f
(二维床) (三维床)
式中,
为乳相中真实气速。
注意:气泡云实际厚度为RC-Rb。
(ii) 气泡中气体穿流量
q 4umf Rb 4u f mf Rb q 3umf Rb2 3u f mf Rb2
(2)计算床层中心垂直管壁给热系数
床层中心:cR=1,将数据代入式(7-63)计算得
hw d P
0.01844(1)(1
0.7)
1.003
0.5
0.43

化学反应工程陈甘棠第一章

化学反应工程陈甘棠第一章

200-3000c
2019/10/7
六、反应工程的前沿领域
•新材料合成
•能源化工
•环境化工
•新反应器
•操作方式
作业:反应工程的前沿之一
2019/10/7
——对×××××××××的综述
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HO C C CH3
H2 H
(叔丁醇)
2019/10/7
b :高纯硅生产
化学 纯 Si
Si
光谱 纯 Si
Si
SiF 4 (G ) SiF 4 (G )
SiSiF4 2SiF2
2019/10/7
反应用于净化原料
银催化剂
CH2 CH2 CHCH
加氢 CH2 CH2 氧化
(微量) CH CH H2 H2CC2H H2
1957年,荷兰阿姆斯特丹第一次欧洲反应工程会议——确立 了化学反应工程的名称
2019/10/7
二、化学反应工程的范畴和任务
化学工艺
反应器中流体
流动、混合传
热和传质
反应
化 化学热力 学 学与反应
动力学
反应 过程 分析
过程动 态特性与 反应系统
测量和
工 程 控 制
控制
催化剂
设备结构及 参数控制
优化
2019/10/7
1 Ca2B H r2O CaO2 H B r
2 CaO B r 2 Ca2Br12O2
700-7500c 500-6000c
3 3Fe2B 4H r2O F2O e46 H B r + H2
550-6500c
4 Fe2O4 8 H B r 3Fe2B 4H r2O B r 2
CHCH

化学反应工程陈甘棠第二章第一节-PPT课件

化学反应工程陈甘棠第二章第一节-PPT课件
——已知一组分的转化率求其他组分的转化率
2019/2/20
3)膨胀因子 等分子反应:当计量方程中计量系数的代数和
等于零时,即:
化学反应

i
s
i
0
非等分子反应:

i
s
i
0
如:恒温、恒压下连续的气相 均相反应或气-固催化反应
2019/2/20
对于非等分子反应定义:
k i k
i1
2、化学计量方程
a A a A a A 0 1 1 2 2 s s
a A
i 1 i
s
i
0
几点说明: 产物的计量系数为正,反应物的计量系数为负 计量方程式仅仅表示反应物间的质量变化,与反应历程无关。
2019/2/20
计量方程的写法统乘以非零因子都成立,即: a i Ai 0
一、基本概念和术语
1.均相反应
均相反应: 参予反应的各物质均在同一相内进行的化学反应。
如:烃类的高温气相裂解反应,一般的酯化、皂化 反应等 均相反应动力学:研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和 压力等对反应速率、反应产物分布的影响,并 确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关
系的速率方程。
2019/2/20
s
意义:每反应掉1kmol的反应物k所引起反应体系总摩尔数的
变化量
其他表达方法:
n n0 n n0 k n0 y k 0 xk nk 0 xk
n n0 1 yk 0 xk
2019/2/20
n n y x 1 0 k k 0 k
——由xk和δ k求着眼组分k的摩尔数表达式 又根据转化率的定义:
2)反应程度 各组分在反应前后摩尔数变化与其计量系数的比值, 用ξ 表示

化学反应工程陈甘棠第四章课件

化学反应工程陈甘棠第四章课件
输出 v0cA
积累 dVR dctAVRddA ct VRddcAtv0cA0v0cAv0cA0cA
dcA dt
Vv0RcA0cA

cA0 cA

2019/10/7
即:
d

cA cA0


1

cA cA0
dt

Ft cA
cA0
积分:
ddF tt1Ft
t
FFt dF dF t
2019/10/7
若以

2
表示以为自变量的方差,则它与
2 t
的关系为:

2 12Ed
0

0
t t
2
1
Ed
t 12 Etdt
0t

1
2

t
t
2Etdt
0
v0CAdtm0CCAAd
d t
t
mE(t)dt
2019/10/7
Et v0cA
m
v0c A

v 0 c A dt
0
cA
c A dt
0
为了验证实验数据的可靠性,必须根据三个已知量m,
v 0 和 v R 进行一致性检验,即由实验所获得的 cA ~ t
数据或
Et
ccA0
实际反应器停留时间分布的方差应介于0~1之间,值越大 则停留时间分布越分散,因此,由模型模拟实际反应器时 应从方差入手。
2019/10/7
设两个反应器进行的反应相同,且平均停留时间相等。 对于平推流反应器,所有流体粒子的停留时间相等,且都 等于平均停留时间。 对于全混流反应器,停留时间小于平均停留时间的流体粒 子占全部流体的分率为:

化学反应工程第三版陈甘棠主编省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件

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k n1
A0
t
(2.2-12) (2.2-13)
表2-2-1 列出了反应级数为整数单一反应速率方程积分形式。应 知道实际反应动力学方程中,反应级数大多数不是整数,不易得到解
析解,这时可采取图解积分或数值积分方法求解。

t
cA cA0
dcA rA
cA0
xA 0
dxA rA
作1/(-rA)~cA或1/(-rA)~xA曲线,由曲线下边面积求得t。
3.709RTcA2
k 3.709 8.314 103 400 12.34 [l / mol h]

dnA Vdt
12.34cA2
[mol/L h]
第14页
2.2 单一反应速率式解析
反应速率定义式是微分式,将其与动力学方程关联并积分,可
得到反应物浓度随时间改变关系。该过程称为反应速率式解析。
dt Adt
(C)
第30页
将(B)和(C)式代入(A)式整理得
dp
第21页
可逆反应计算中常引入化学平衡数据,这里假设
(1)
(1)
表2-2-2列出其它可逆反应速率方程积分形式。要求能够依据详细 反应正确选择方程式进行计算。
第22页
第23页
2.2-3 均相催化反应
A+C
R+ C
速率方程
rA
dcA dt
(kcC )cA
积分得
(kcC )t
ln
cA cA0
ln 1 1 xA
mol/l h
速率常数等于多少?
第13页
dpA dt
3.709
p
2 A
MPa/h
解:(1)k单位是
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(i)流化床中,气体操作流速的下限是umf,上限是ut。
小颗粒
ut umf
式式((77174)) 91.6
大颗粒
ut umf
式式((77186)) 8.72
(ii)细颗粒床层中,气体操作流速的范围更宽。
(iii)实用操作气速的确定
a. 流化数 b.
u0 1.5 ~ 10 umf u0 0.1 ~ 0.4 ut
三、流化床反应器的重要应用
➢石油催化裂化 ➢丙烯-氨氧化制丙烯腈 ➢萘氧化制邻苯二甲酸酐 ➢煤燃烧与转化 ➢金属提取和加工
3
7.2 流化床中的气、固运动
7.2.1 流化床的流体力学
二个特征速度:临界流化速度、带出速度
(1)临界流化速度 (umf) 刚刚能使粒子流化起来的气体空床流速。
确定umf的方法 a. 实验测定
流化床反应器
1
7.1 概述
流态化:固体粒子像流体一样进行流动的现象。 一、流态化的形式
气泡
图 7-1 流态化的各种形式
2
二、流化床反应器的特点
➢结构简单 ➢传热效能高,床层温度均匀 ➢气固相间传质速率较高 ➢催化剂粒子小,效能高 ➢有助于催化剂循环再生 ➢催化剂和设备磨损大 ➢气流不均时气固相接触效率降低 ➢返混大,影响产品质量均一性
W p
At
Lmf (1 mf )( p
)g
(7-1)
4
b. 经验关联式计算 临界流态化时,对床层受力平衡分析得
p2
Vmf (1 )g
p
W At
Lmf (1 mf )( p
)g
(7-1)

p Lmf
(1 mf )( p
)g
固定床中流动压降也可由欧根公式计算
p1
Vmf (1 ) p g
是临界空隙率,其值与颗粒直径和形状等有关,也可由手册查取。若 查不到,可由以下二式估算。
5
1
S
3 mf
14 ,
1 mf
S2
3 mf
11
(7-5)
式(7-5)代入式(7-2)可导出
d pumf
33.72
0.0408
d
3 p
(p 2
)g
1/ 2
33.7
(7-6)
小颗粒,ReP<20时,欧根公式中第一项可忽略,式(7-2)简化为:
(7-14) (7-15)
1
ut
3.1d p ( p
)g
2
500 Rep 200000
(7-16)
注意:以上各式求得的ut也都需代入到Rep中检验。
存在大量颗粒的流化床中, 粒子沉降会互相干扰,按单个粒子 计算的带出速度需校正。
ut校正 F0 ut 式中,校正系数F0可由右图查取。
8
讨论:流化床的操作气速
注意:气泡云的实际厚度为RC-Rb。
(ii) 气泡中气体的穿流量
q 4umf Rb 4u f mf Rb
q 3umf Rb2 3u f mf Rb2
( 二维床)
( 三维床)
(7-41) (7-42)
cm / s
db——气泡直径,cm ; g ——重力加速度,980 cm/s2。
(7-28)
b. 气泡群上升速度
ub u0 umf 0.711(gdb )1/ 2
cm/ s (7-29)
事实上床层内气泡大小是不均匀的,且是不断长大的,有 人提出一些不同的经验式。由于气泡行为的复杂性,现有的经验公 式都存在一定的局限性。 c. 气泡中气体的穿流量
q 3umf Rb2
cm3 / s
式中,Rb——气泡半径,cm。
14
(3)气泡云与尾涡 (i)气泡云相对厚度
RC Rb
2
ubr ubr
uf uf
(二维床)
(7-39)
RC Rb
3
ubr 2u f ubr u f
(三维床)
(7-40)
式中, u f umf / mf
为乳相中真实气速。
{
气泡 气泡晕 (气泡云+尾涡)
气泡晕中粒子浓度与乳化相相同,
包在气泡周围,伴随着气泡一起上升。
(2)气泡的速度 气泡上升速度是影响气泡相与乳
化相之间传质和传热的重要因素。根据
不同的模型和实验数据,整理出一些经
验公式。
7-10
气泡云
13
a. 单个气泡上升速度
式中,
ubr 0.711(gdb )1/ 2
umf
dP2 ( p )g 1650
(7-7)
大颗粒,ReP>1000时,欧根公式中第二项可忽略,式(7-2)简化为:
um2 f
dp(p )g 24.5
(7-8)
应用以上各式计算时要注意:
a. 对具有一定筛分的颗粒要用调和平均直径 。
1
d p
xi / d pi
6
式中, xi——颗粒各筛分的重量百分数;
p Lmf
1.75
1
mf
3 mf
um2 f S d p
150
(1
mf 3
mf
)2
umf (S d p )2
因为
Δp p
整理得
1.75
S
3 mf
d
pumf
2
150(1
S2
3 mf
mf
)
d
pumf
d
3 p
(
p
)g
2
(7-2)
式中,S 是颗粒的形状系数,部分颗粒的S 值可由手册查取mf。
dPi——颗粒各筛分的平均直径;
dPi d1 d2 或 dPi (d1 d2 ) / 2
d1,d2 ——上、下筛目的尺寸。
b. 雷诺数中特性尺寸是颗粒的直径,密度和粘度是气体的物性。
Re P
d Pumf μ
ρ
c.计算所得到的 umf 要代入到雷诺数中,检验选用的公式是否符
合规定的范围。
(2)带出速度
9
(3)流化床的膨胀比
流化床的体积与起始流化时床层体积之比。
R Lf 1 mf mf Lmf 1 f f
(7-20)
膨胀比是流化床反应器设计 的重要参数,影响因素比较多,如颗 粒的尺寸、物性,流体的流速和物性, 床层尺寸和内部构件的形式等。右图 反映了气速和床径对膨胀比的影响。 由图可见,气速越大,床径越小则膨 胀比越大。R值一般在1.15~2之间。
10Βιβλιοθήκη 例题p解:
(7-7)
(小颗粒)
(7-7)
算术平均值
11
,由式(7-14)
由带出速度的校正系数图,查得F0=1,故不需校正。
12
7.2.2 气泡及其行为
流化床层由固体颗粒密集区域(乳化相)和固体颗粒很 少的区域(气泡相)组成,气泡的结构和行为是分析流化床特 性和建立数学模型的基础。
(1)气泡的结构
当气速增大到一定值时,流体对粒子的曳力与粒子的重力相
等,则粒子将会被气流带走,此时气体的空床速度即带出速度,或
称终端速度。
颗粒的带出速度等于其自由沉降速度,对球形固体颗粒,可
用以下公式计算:
7
ut
d
2 p
(
p
18
)g
1
ut
4
225
(p
)2
g2
3 dp
Rep 0.4 0.4 Rep 500
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