全混流反应器

§3.3 连续操作的完全混合流反应器
级不可逆放热反应有： 对n级不可逆放热反应有： 级不可逆放热反应有
V (−∆H r )C A0 n QG = k (1 − x A ) n v0 ρ c p
对于n=1的情况，有 的情况， 对于 的情况
QG = V (−∆H r )C A0 k ( ) v0 ρ c p 1 + kτ
UATm V (−rA )(−∆H r ) UA = T (1 + ) − (T0 + ) v0 ρ c p v0 ρ c p ρ c p v0
则：
放热速率 移热速率
QG =
V ( − rA )( −∆ H r ) v0 ρ c p
UATm UA Qr = T (1 + ) − (T0 + ) v0 ρ c p ρ c p v0
全混流反应器的热衡算及热稳定性
§3.3 连续操作的完全混合流反应器
三、全混流反应器的热衡算及热稳定性
1．全混流发应器的热衡算方程（操作方程） ．全混流发应器的热衡算方程（操作方程） 随温度的变化， 若忽略反应流体的密度和定压比热 c p 随温度的变化，反应器在 定常态下操作对反应器作热量衡算， 定常态下操作对反应器作热量衡算，有：
或
E ] RT QG = E v0 ρ c p + V ρ c p k0 exp[− ] RT V (−∆H r )C A0 k0 exp[−
当 T 时，有 →∞
QG = ( −∆H r )C A0 / ρ c p
UATm UA Qr = T (1 + ) − (T0 + ) v0 ρ c p ρ c p v0
单位时间 内反应的 放热量
+
单位时间内 反应流体带 入的热量
-
单位时间 内流体带 出的热量
-
单位时间 热交换
=0
V (− rA )(− ∆H r ) + v 0 ρc p T0 − vρc p T − UA(T − Tm ) = 0
所以， 所以，有 V ( − rA )( − ∆H r ) = v 0 ρc p (T − T0 ) + UA(T − Tm ) 绝热时， 绝热时，有 V ( − rA )(− ∆H r ) = v 0 ρc p (T − T0 ) 将操作方程和设计方程联立求解，可以确定反应器容积、 将操作方程和设计方程联立求解，可以确定反应器容积、传热面 积和有关反应温度、流体入口温度等操作参数。 积和有关反应温度、流体入口温度等操作参数。
§3.3 连续操作的完全混合流反应器
§3.3 连续操作的完全混合流反应器 可以通过改变操纵变量的途径来实现CSTR在稳定的定常态 在稳定的定常态 可以通过改变操纵变量的途径来实现 下操作。如改变原料进口温度，如下图： 下操作。如改变原料进口温度，如下图：
增大
T0
§3.3 连续操作的完全混合流反应器
§3.3 连续操作的完全混合流反应器
（3）热稳定性判据 ） 考察所有处于稳定的定常态点，具有一个共同特性，即 考察所有处于稳定的定常态点，具有一个共同特性，
dQ G dQ r > dT dT
对于n级不可逆反应有 对于 级不可逆反应有
( dQG E ) 近似 = QG dT RT 2
所以稳定性条件为： 所以稳定性条件为：
dQr UA = (1 + ) dT ρ v0c p
V ( −∆H r )C A 0 n k (1 − x A ) n E UA (1 + )> ( 2) v0 ρ c p v0 ρ c应器
2．全混流发应器的热稳定性分析 ． （1） 全混流反应器内传热问题的特点 ） 放热速率：与温度呈非线性，受阿累尼乌斯公式所支配； 放热速率：与温度呈非线性，受阿累尼乌斯公式所支配； 移热速率：与温度呈线性，受传热温差控制； 移热速率：与温度呈线性，受传热温差控制； 所以反应器内放热速率线和移热速率线可能不只一个交点， 所以反应器内放热速率线和移热速率线可能不只一个交点， 出现多重定态。 出现多重定态。 （2）热稳定性分析 ） 有