10. 全混流反应器及其设计计算.doc

第1页：全混流反应器概述

本讲主要介绍全混流反应器设计方程及其推导过程，以及设计方程的图解表示，讲述利用全混流反应器进行动力学数据求取的方法，并对平推流及全混流反应器进行对比。

学习要求

掌握全混流反应器设计方程及其推导，会利用全混流反应器实验数据分析计算反应动力学数据。

全混流反应器的特性

器内温度、浓度均一且不随时间变化，与出口一致，因此器内反应速率为常数，可按整个反应器作物料衡算。

第2页：全混流设计方程

对全混流反应器整体作物料衡算：流入 = 流出 + 因反应而消失 + 累积。稳态下累积为 0，则：

F_A0 X_A = C_A0 v₀ X_A = (−r_A)·V

变形得：

V/F_A0 = X_A/(−r_A)　或　τ = V/v₀ = C_A0 X_A/(−r_A)

这就是全混流反应器的设计方程。

特殊地，对于恒容反应，C_A0 X_A = C_A0 − C_A，其设计方程可写作：

τ = V/v₀ = (C_A0 − C_A)/(−r_A)

说明：根据全混流反应器的特性，全混流反应器设计方程是代数式而非积分式，计算简便，但器内始终在低反应物浓度下操作。

第3页：动力学数据测定

另一方面，全混流反应器的特性使其成为一种进行动力学研究的很好的反应器。由其设计方程可推得：

(−r_Af)·V = v₀ C_A0 (X_Af − X_Ai)

通过改变 v₀ 或 C_A0 进行一系列实验，可以得到一系列的 −r_Af（源文件表1 全混流反应器动力学实验数据仅存表头，各栏数值未提取到）。

源文件表1（全混流反应器动力学实验数据）各栏以省略号形式存在，无可还原数值，需对照原课件图片补充。

利用上述关系，可由一系列稳态实验数据直接算出不同浓度下的反应速率，进而回归动力学方程参数，无需作切线或积分处理，这是全混流反应器作为动力学研究装置的突出优点。

第4页：小结与反应器选型

小结：

1. 全混流反应器的设计方程为 V = F_A0 X_A/(−r_A) 或 τ = C_A0 X_A/(−r_A)。
2. 利用全混流反应器的设计方程可得 (−r_A)·V = v₀ C_A0 (X_Af − X_Ai)，由此可进行动力学数据的求取。
3. 对于单一反应，选择反应器的标准主要是达到反应要求所需反应器的大小，或者空时 τ 的大小。反应级数 n < 0 时，全混流反应器优于平推流反应器；反应级数 n > 0 时，平推流反应器优于全混流反应器。

源文件本页内容有截断与重复，上述小结按原课件条目顺序整理。