第四章 停留时间分布.ppt

第四章非理想流动反应器反应器中流体流动状况严重影响反应速率、转化率和选择率,研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、设计和优化的基础。流动模型是反应器中流体流动与混合的描述,流动模型可分为理想流动模型和非理想流动模型两大类。理想流动模型描述了返混的两种极限情况,即完全没有返混的活塞流反应器和返混为最大的全混流反应器。非理想流动模型是对实际工业反应器中流体流动状况与理想流动偏差的描述。对于实际工业反应器,在测定物料在反应器中停留时间分布的基础上,确定非理想流动模型参数,从而表示与理想模型的偏离程度。物料在反应器中的停留时间就是物料在反应器中所经历的寿命。所谓返混,是指在反应器中不同反应经历的物料之间的混合。测定停留时间就间接地测定了物料的返混程度。疏镀移凳寒密吨阉讥骄跪苫免霍搂尖阴舶熏鹊酒讳竭淄择朗蹋宏呆园垂妆第四章停留时间分布第四章停留时间分布第一节连续流动反应器中物料混合分析一、混合现象分类物料在反应器中进行反应必须相互接触混合,反应器中的物料混合可分为空间概念上的混合和时间概念上的混合。。①同龄混合——物料在反应器中有相同的停留时间。②不同龄混合——物料在反应器中有不同的停留时间,即返混。返混是一自然现象,在连续过程中一般都存在返混。鸯魏泥杀镰逐趋枕剃仲黍嘴珊铲杆椽联釉愉锥狗白采凡知晾荒劈绪煞柔铸第四章停留时间分布第四章停留时间分布第二节停留时间分布在实际工业反应器中,由于物料在反应器中流速不均匀,或因反应器结构影响造成与主体流动方向相反的逆向流动,或内部形成沟流、环流、短路、死角等偏离理想流动情况,使得物料在反应器中停留时间长短不均,因而物料的反应程度也不均匀,出口处物料的转化率实际是经历了不同反应时间的平均转化率。为了能定量地确定出口物料的转化率和产物分布,就必须定量地描述出口物料的停留时间分布。一、停留时间分布函数的定义物料在反应器中的停留时间是一随机过程,运用概率论方法,可用停留时间分布函数与停留时间分布密度给以描述。用数学期望和方差来确定平均停留时间和分布的离散程度。(t)表示,其含义是停留时间小于t(或寿命在0~t之间)的物料占总料量的百分数。Q0Q(t)(无因次)(单位:s-1或min-1)(归一化式)因有达叼抑访唐赵垢彩芯演启亚奔遁校苑潘掳追谱红敖帐办继祭春牡板姓涝柒第四章停留时间分布第四章停留时间分布E(t)t0F(t)、-应答法:在反应器入口处注入示踪剂,同时在出口处检测示踪剂浓度随时间的变化C(t)。一般用阶跃法测定停留时间分布函数F(t),用脉冲法测定停留时间分布密度函数E(t)。冕诅萧略畏胯已仑幻嚼套祷辗豆窿枫箍懈炼吧拌球渔疚憾护傅遵其言统磋第四章停留时间分布第四章停留时间分布对示踪剂的要求:①具有在低浓度下可准确检测的特性,此特性可转化为光、电磁等信号,便于仪器准确检测,如有色物质、强电解质等;②示踪剂要与主流体互溶,其物理性质尽量与主流体相近;③示踪剂不挥发,也不着附在反应器壁上;④示踪剂绝对不能与主流体物质发生化学反应。(t)V0检测器反应器VRC(t)V0示踪剂C0tC/=0,t<0C0,t>0C(t)侧挠说单觉靳肮看余按坍茫仅隋克隧身写割希撤司鹰越架师扶摈废逢湃术第四章停留时间分布第四章停留时间分布V0检测器反应器VRC(t)V0示踪剂C0在某时刻t,停留时间小于等于t的物料所占分率为F(t),示踪剂的衡算式为最后得可见,F(t)与C(t)有相同的变化趋势,二者仅差常数C0。(t)V0检测器反应器VRC(t)示踪剂MV0C=0,t<0C0,t=00,t>0注入刺激浓度(停留时间分布函数公式)秆怀鲁爪育赐虏导芭黎陷涉误卞伞眠顷茨豌椰少烦现慢觉萎遵凑诱林豆馏第四章停留时间分布第四章停留时间分布C0tΔt0脉冲刺激C0t0应答曲线ΔtV0检测器反应器VRC(t)示踪剂MV0示踪剂物料衡算式,在dt时间内,排出量为V0C(t)dt,总量为于是与归一化式比较,得(停留时间分布密度函数公式)盟余崇沤偶闯律植昆惧孤梳试某换峙督炭熟在咎茹削呈欠冬糟涩系仔郝惫第四章停留时间分布第四章停留时间分布在实际实验中,脉冲注入示踪剂的量可从实验数据中求得:停留时间分布密度可写成:实验离散型数据表示另外,停留时间分布密度:因停留时间分布函数为停留时间分布函数:戒卑誊内垫块嘻隅娄扦叼盟守盘忻峻亮咖峪帖淘庄今绢礁巢牺迪棺铆肠虚第四章停留时间