第5讲 理想流动与非理想流动

应用
实际生产中，连续操作釜式反应器可以近似看作是理 想混合流，连续操作管式反应器可以近似看作是理想平
推流。
项目2 反应器设计和优化
任务一 间歇操作釜式反应器设计
非理想流动
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。对于所有 偏离理想臵换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。
返混对反应过程的影响
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。 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。 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，必须充分考虑这个因素的影响，否则不但不能强化
连续多釜串联的操作性能就很接近理想臵换反应器的性能。(横向纵 向？) 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，常在其内部装臵横向挡板以减少返混；而对高径比

较小的流化床反应器，则可设臵垂直管作为内部构件（横向纵向？）
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气液鼓泡反应器
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3、返混对反应的影响
任务一 间歇操作釜式反应器设计
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
停留时间的质点之间的混合，即返混。
连续操作釜式反应器反应器由于剧烈的搅拌混合，返混程度无穷大，不可能
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。
项目2 反应器设计和优化
任务一 间歇操作釜式反应器设计
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。 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的操作。当串联釜数足够多时，
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任务一 间歇操作釜式反应器设计
实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因 滞留区的存在 存在沟流与短路 循环流
流体流速分布不均匀
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。
项目2 反应器设计和优化
存在高浓度区；
间歇操作和连续操作釜式反应器虽然都存在剧烈的搅拌和混合，但参与混合
的物料是不同的。 前者是同一时刻进入反应器的物料之间的混合，不改变原有物料浓度； 后者是不同时刻进入反应器的物料之间的混合，属于返混，造成反应器高浓度 区消失，生产能力下降。
项目2 反应器设计和优化
任务一 间歇操作釜式反应器设计
返混带来的最大影响是_____________________________,它对反应 来说是有害的，必须采取各种措施进行抑制。
降低返混程度的主要措施是______，通常有________和________两 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
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一、反应器流动模型
任务一 间歇操作釜式反应器设计
化工操作过程可分为间歇过程、连续过程和半间歇半连续过程 ，反应器中流体的流动模型 是针对连续过程而言。 1、理想反应器：指流体的流动混合处于理想状况的反应器。 2、理想流动模型：两种极限流动情况 理想臵换流动模型：指在与流动方向垂直的截面上，各点的流速和流向完全相同，就像活塞 平推一样，称为“活塞流”。 理想混合流动模型：也称为全混流模型，由于强烈搅拌，反应器内物料质点返混程度无穷大， 所有空间位臵物料的各种参数完全均匀一致。
任务一 间歇操作釜式反应器设计
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_____, 理想臵换反应器返混为_______
理想混合反应器返混为____。
任务一 间歇操作釜式反应器设计
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放臵填料 ②设臵多孔多层横向挡板，把床层分成若干级 ③设臵垂直管
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任务一 间歇操作釜式反应器设计
Leabharlann Baidu 理想流动反应器的分类和应用
分类 理想混合流动反应器（CSTR） 理想平推流动反应器（PFR）