07. 反应器设计概述.doc

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本课件按操作方式与理想性对反应器分类，说明理想间歇式反应器、全混流反应器与平推流反应器的特征及返混差异，并指出反应器设计方程来源于物料衡算与热量衡算，恒温反应只需物料衡算。

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第1页：反应器分类与间歇式反应器

本讲主要介绍三种理想反应器——理想的间歇式反应器、全混流反应器及平推流反应器的含义及基本设计思路。

按操作方式分类: 间歇式反应器、连续流动式反应器及半连续（或半间歇式）反应器。
按理想性分类: 理想反应器与实际反应器。本讲介绍三种理想反应器：理想的间歇式反应器（BR）、平推流反应器（PFR）及全混流反应器（MFR）。
理想的间歇式反应器: 物料一次性投入反应器中，其特点为在任何时刻反应器中均具有均一的温度和均一的浓度，但温度和浓度可能会随时间而变，属于一种非稳态操作。

全混流反应器: 一种连续流动式反应器，物料连续流入流出，反应器中具有均一的温度和均一的浓度，且不随时间而变，反应器中温度和浓度与出口一致。
返混: 指不同停留时间物料之间的混合。对于全混流反应器，返混是一种极端的情况：刚刚进入反应器的物料和停留时间无限长的物料之间存在混合，且反应器中物料的状态和出口完全一致，其返混记为 ∞。全混流具有温度浓度恒定的特性，所以其中反应速率是一个常数。
平推流反应器: 一种管式反应器，物料连续流动，流体在管内作平推流流动，具有两个特征：①在与流动方向垂直的截面上没有流速分布，在同一轴向位置具有均一的温度和浓度；浓度和温度会随轴向位置而变，因此反应速率是轴向位置的函数。②在流体流动方向不存在流体质点间的混合，即无返混现象（返混为 0），各质点具有相同的停留时间，等于反应时间 t。

对于各类反应器，进行反应器的设计需要反应器的设计方程，设计方程主要来源于两个方面：物料衡算方程和热量衡算方程。恒温反应只需物料衡算方程，变温反应需要两者相结合。

物料衡算方程：反应物流入某微元的速率 + 反应物由于反应而消失掉的速率 = 反应物流出微元的速率 + 反应物在微元中累积的速率。

热量衡算方程：能量流入某微元的速率 + 由于反应而消失的能量的速率 = 能量流出某微元的速率 + 在微元中能量累积的速率。

小结：本讲主要介绍了三种理想反应器——理想的间歇式反应器、平推流反应器、全混流反应器的含义，要求掌握三种理想反应器理想性的内涵，以及其中的区别与相似之处。

自测题：无。