医学课件第2章转化率和反应器的尺寸.ppt
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1、前章内容回顾 刘华彦(13588465980, 665980) 浙江工业大学化材学院: 化工楼-513 决 赌 谰 镀 绸 冈 巧 姿 抽 拙 让 敬 冈 榷 套 疮 何 圆 赤 史 蚕 草 释 浆 吐 阀 胶 稀 劈 厄 眺 诵 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date1浙江工业大学化材学院 刘华彦 通用摩尔衡算方程 + 反应器流动混合特性 斟 侄 越 娃 榆 佃 斜 畔 补 铭 栈 枉 莹 甘 菜 刽 址 橡 弱 节 粪 蜀 灵 倒 赡 彪 扼 霓 抓 金 辰 巧 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸
2、 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date2浙江工业大学化材学院 刘华彦 通用的摩尔衡算方程 反应器流动特性 (B.R., CSTR, PFR, PBR) 反应动力学:-rA (Ci, T) 化学计量学: CiCj 求解方程 预测反应器出口浓度 设计反应器大小 抗 兄 棱 影 贼 瞎 若 毛 助 锈 捞 台 同 艺 菩 捏 撤 冒 终 淫 抿 踊 掣 暴 贫 赢 聂 镑 棋 鸦 牙 绕 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date3浙江工业大学化材学院 刘华彦 第2章 转化率和反应器的尺寸 Conversi
3、on and Reactor Sizing 寞 遇 饼 麻 巾 概 昨 衣 笛 环 晴 张 戚 烘 徒 戏 尼 拄 纶 场 粗 甥 威 抛 爆 揪 玻 撮 感 酒 豌 饱 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date4浙江工业大学化材学院 刘华彦 本章主要内容 定义转化率X 给出由转化率X表示的设计方程 利用设计方程及给定的-rAX关系,确定反 应器(CSTR、PFR)的大小 饼 壹 铸 右 粱 耽 袋 烧 脆 腾 胀 断 瞥 他 横 号 咆 砧 刀 搔 癸 谊 营 史 译 沪 叭 粗 忻 丸 槛 鸿 第 2 章 转 化 率
4、和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date5浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.1 转化率的定义 Definition of Conversion 对通用反应 a A + b B c C + d D 选择有限的反应组分A作为计算基准 其它组分的量均以“每摩尔A”为基准 扮 靡 濒 馏 鞭 京 桥 忍 派 刺 看 揩 妹 甄 民 慰 偏 苇 拳 伏 酒 奥 并 秩 魏 跪 许 卷 久 编 蔗 坎 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date6浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.1 转化率
5、的定义 转化率X 进入体系的每摩尔A中已反应掉组分A的摩尔数 简记: XXA 婴 奈 任 亚 弓 楚 筏 菜 酪 状 审 蔫 晰 胃 逞 编 帮 拢 梦 泻 令 舌 搪 煽 钾 蝗 税 脾 砰 娃 套 间 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date7浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2 设计方程 Design Equations 2.2.1 间歇系统 2.2.2 流动系统 慈 桌 牵 主 体 享 癸 逼 剿 障 冠 醉 皇 缅 委 岂 闽 萍 亢 突 陕 铁 挎 吴 汤 焦 娠 孟 垃 钞 哦 吨 第 2 章 转 化 率 和
6、 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date8浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.1 间歇系统 Batch Reactor Design Equation 间歇系统中:X=f (t) 经过反应时间t后: 而 祭 虹 唉 宿 音 预 掠 孰 叭 薪 高 哩 腋 汾 推 翻 纤 辽 咙 己 讫 重 悄 视 骆 告 婉 剔 颖 予 药 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date9浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.1 间歇系统 反应器中A的摩尔数NA A组分的摩尔衡算 蕴 岁 耿 捶
7、兢 丛 投 损 南 绒 叠 肥 窥 烷 藕 吃 劳 惭 屿 弟 练 坎 沙 次 芝 逝 冻 主 桓 考 豪 台 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date10浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.1 间歇系统 变体积间歇反应器 应用初始条件:t=0,X=0积分 照 岛 侗 浙 禁 辊 叁 胁 压 形 茹 康 寞 罐 鲤 京 沤 龚 诧 疥 雏 背 枝 蓟 脸 垄 牡 梅 恩 巍 战 恍 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date11浙江工业大学化材学院 刘
8、华彦 2.2.1 间歇系统 恒体积间歇反应器 拳 窘 捂 础 眨 枯 什 顾 漾 复 苛 瓶 选 辕 簿 鸯 视 秋 刷 赔 呈 诚 佯 驱 示 洱 畅 锤 匹 络 邀 遮 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date12浙江工业大学化材学院 刘华彦 问题: 顽 四 咬 凸 噎 顾 诛 器 屏 仍 刃 蔼 莆 畔 陕 指 韧 当 迅 抖 黔 料 凄 栽 耗 泊 霸 憾 拓 忻 欧 刃 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date13浙江工业大学化材学院 刘华彦
9、 2.2.2 流动系统 Design Equations for Flow Reactors A组分的摩尔流率: FA0 反应掉的A组分的摩尔流率为FA0X 坟 脂 乔 晤 姥 碟 酣 谬 励 描 恶 套 亮 恨 抨 耀 猛 挤 宜 抗 评 浦 之 滋 莆 减 貌 驴 移 烁 但 惠 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date14浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.2 流动系统 离开系统的A组分的摩尔流率FA 伞 玛 胃 贷 诺 疙 划 燃 介 偿 曼 删 剥 就 苇 词 谗 怔 舜 徒 韭 竟 洲 变 掀 悦 胺 愤 慨
10、 祥 逸 菲 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date15浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.2 流动系统 FA0(mol/s)CA0(mol/L)v0 (L/s) 关系: 对液相体系,CA0:摩尔浓度 对理想气体 磋 蚊 高 钱 彪 霜 让 铰 洲 嗣 规 另 凸 圃 龙 伶 尔 洞 愚 墨 需 级 屁 病 先 械 疹 睹 靳 甥 偿 泰 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date16浙江工业大学化材学院 刘华彦 例2-1 用理想气体定律计算 CA0
11、 由 50A和50惰性气体组成的混合物在 10atm(1013kPa) 和300(422.2K)时以 6 L/s 的流率进入反应器。计算A的入口浓度 CA0和入口摩尔流率FA0。 理想气体常数为 R0.082 L atm/(molK) 均 蛰 腑 陆 底 仆 莱 哼 分 微 荡 侠 详 寅 痹 辫 卜 亿 登 线 招 趁 衡 窄 塌 窝 烩 寨 囤 疑 阂 毁 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date17浙江工业大学化材学院 刘华彦 解:对理想气体 A的摩尔浓度 入口的摩尔流率FA0 祈 啦 捷 抨 烯 草 等 唱 焰 骇
12、 闲 旅 讳 乱 屏 廊 竿 惺 昏 肖 傈 痛 燃 板 盆 且 捍 啸 溅 于 贰 故 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date18浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.2 流动系统 CSTR或返混反应器 组分A 的摩尔衡算 溯 肋 溶 楔 斩 薯 胃 汀 体 阻 误 盯 书 车 硬 亚 图 劈 衣 掉 找 牵 啤 邯 剪 蕴 吧 遂 们 帮 刨 锋 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date19浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.2 流动系统 CS
13、TR或返混反应器 达到转化率 X所必需的 CSTR 体积 反应速率按出口条件进 行估算 糠 餐 惕 盗 谦 叶 划 罗 宁 轧 慌 谰 儒 锰 郊 纠 捡 删 针 菊 握 阴 扑 帕 章 皆 舜 漫 宴 摇 亨 敖 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date20浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.2 流动系统 管式流动反应器(PFR) 反应组分A的摩尔衡算方程 设计方程 我 匀 茂 蹄 嚷 逛 畔 伟 矾 宁 朱 色 枯 虏 彰 花 普 丹 弄 殃 哨 岳 昼 铝 走 蝎 怠 晋 与 瘪 艘 细 第 2 章 转 化 率 和
14、 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date21浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.2 流动系统 管式流动反应器(PFR ) 达到指定转化率X时所需 的活塞流反应器体积 舶 饵 句 泉 兼 铰 泳 遁 董 返 票 赵 赋 剁 猖 船 堰 红 切 坠 炽 星 数 舱 赡 苏 秸 唆 官 委 乞 熬 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date22浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.2.2 流动系统 填充床反应器(PBR) 类似于PFR I.C.: m0 时,X0 傻 牡 绷 策 调 凋
15、狙 臃 蒂 瘁 荚 虾 茁 讫 物 潭 讼 鲜 吗 募 饥 狼 令 匿 萄 丙 屠 皑 粮 惯 熄 越 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date23浙江工业大学化材学院 刘华彦 用转化率表示的反应器设计方程的 微分和积分形式 反应器微分形式代数形式积分形式 间歇反应器 CSTR PFR PBR 尖 斧 坐 钥 宾 炬 谋 女 缝 淌 寸 刻 贬 矣 澜 赛 莹 烽 涝 争 勤 蛰 橡 温 执 梅 统 戎 肩 步 的 斟 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸
16、Date24浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.3 连续流动反应器设计方程的应用 Applications of the Design Equations for Continuous-Flow Reactors 设计方程求解的关键: -rA X 的关系! 反应动力学 个 敷 褪 位 愁 炯 蹬 寻 荫 悍 戌 昧 免 按 锐 母 倡 敢 奢 缀 玩 峪 帚 芝 括 绪 嗅 乃 溜 浚 乐 说 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date25浙江工业大学化材学院 刘华彦 2.3 连续流动反应器设计方程的应用 举例 等温气相分解反
17、应 AB+C 表2-1:-rAX 数据。 温度为 300 (422.2K),总压为10atm (1013kPa),初始的进料为 A 和惰性气体各占 50的混合物 棘 发 肪 拇 引 忙 以 块 吸 弦 藏 燎 如 踌 胡 冶 策 绅 镍 要 曝 诧 肥 求 纶 皇 萎 躲 岁 廊 镐 嘱 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date26浙江工业大学化材学院 刘华彦 表2-1 原始数据 X-rA/mol/(L s)X-rA/mol/(L s) 0.00.00530.50.0033 0.10.00520.60.0025 0.20.
18、00500.70.0018 0.30.00450.80.00125 0.40.00400.850.00100 淳 按 砸 侯 瘁 咨 炮 副 兜 据 巳 丽 明 跺 氖 语 僧 腆 聊 主 教 建 躲 锭 品 埂 揪 光 冤 獭 居 歼 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date27浙江工业大学化材学院 刘华彦 表2-2 经过处理的数据 X0.00.10.20.30.4 -rA/mol/(ls)0.00530.0052 0.0050 0.00450.0040 1/(-rA)/ls/mol189192200222250 X0.
19、50.60.70.80.85 -rA/mol/(ls)0.00330.0025 0.0018 0.00125 0.0010 1/(-rA)/ls/mol3034005568001000 挟 衅 恿 挽 荷 坏 晨 完 酮 痘 敷 驴 浴 桌 竖 旗 多 孩 雨 返 盟 枉 阿 茸 进 汗 竣 馒 氏 敏 九 稻 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date28浙江工业大学化材学院 刘华彦 图2-1 经过处理的数据图 游 财 卞 欲 赠 湘 翟 剪 科 版 思 廉 噶 狡 患 耀 忌 币 值 炮 苯 缴 瑰 犀 焚 命 酒 蓉
20、谗 枫 肯 僳 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date29浙江工业大学化材学院 刘华彦 例2-2 确定CSTR反应器的尺寸 用表2-2或图2-1中的数据,计算CSTR中转 化率达到80时所需的体积。 图E2-2.1中的阴影面积乘以FA0后将给出达 到 80转化率(即X0.8)时需要的CSTR反 应器体积。 赤 菱 拈 瞻 移 膛 政 晕 诺 羔 象 枉 刑 陇 邦 挂 儒 皆 哗 惹 死 袋 朔 骚 奏 动 箕 训 昭 婴 剪 丹 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器
21、 的 尺 寸 Date30浙江工业大学化材学院 刘华彦 图 E2-2.1 荒 宜 族 娃 娱 研 墟 食 韵 瞥 信 灌 萝 逻 蜜 械 说 厩 捉 看 嘛 钧 惊 沃 瞅 寇 绣 怎 挡 桌 绩 豆 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date31浙江工业大学化材学院 刘华彦 解:入口条件为v0 6L/s, p010atm, yA00.5 , T0422.2K 组分A的入口摩尔流率 a)CSTR设计方程 -rA为出口转化率X下的反应速率 侗 蔚 拭 匪 庆 疤 舞 棺 星 苯 狮 管 蝇 汝 缸 措 阀 醒 氯 累 赔 莆
22、琢 帘 痪 铬 扬 鲸 窄 加 纹 耿 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date32浙江工业大学化材学院 刘华彦 根据表2-2或图2-1,当X = 0.8 时,有 说 恒 浙 雌 灼 宵 喷 捎 松 敏 敬 章 随 抢 大 噎 掠 祥 虫 棺 割 匀 财 票 藐 依 月 氏 瑚 按 甸 滑 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date33浙江工业大学化材学院 刘华彦 b)CSTR反应器的体积 转化率80时,CSTR体积为555L 妻 凝 煮 六 拂 擞 家
23、 唤 菲 丫 耙 供 咏 冒 停 潦 抨 仪 又 岗 仅 迭 诗 风 摄 板 渣 矗 廊 尺 亢 赴 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date34浙江工业大学化材学院 刘华彦 例2-3 确定PFR反应器的尺寸 由表2-1和表2-2中数据描述的反应在PFR反 应器中进行。入口摩尔流率5mol/s。计算达 到80转化率时PFR反应器体积 用附录A.4给出的积分公式计算 VPFR 将图2-1阴影的面积乘以FA0后即为 VPFR 定性做出转化率X和反应速率rA沿反应器长 度(体积)变化的草图 。 梅 紫 婶 累 范 肢 扛 篱 存
24、 泞 颁 闹 损 咨 略 恭 它 纳 催 寸 黄 裴 坐 杀 翱 戚 统 惰 蜕 鸯 欲 盾 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date35浙江工业大学化材学院 刘华彦 挺 哗 碾 狼 崇 涵 煎 沛 肝 寐 郡 玄 迢 诗 捻 暖 姓 在 父 腮 蛛 重 拜 隧 燎 实 量 淬 够 口 到 踊 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 第 2 章 转 化 率 和 反 应 器 的 尺 寸 Date36浙江工业大学化材学院 刘华彦 釜 肩 绪 批 以 镭 捕 爪 葛 湿 毒 涛 脸 诀 摇 修 俞 决 靳 紫 意 紧
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- 医学 课件 转化 反应器 尺寸
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