1、,Company Logo,7-非理想流动模型,,Company Logo,,Company Logo,4. 流速分布不均,层 流,5. 扩散,分子扩散,轴向扩散,,Company Logo,二、非理想流动模型,流体元,流体流动的最小单元,流体元,分子,分散流体,微观混合,分子集合体,凝集流体,（分子团）,宏观混合,（一）凝集流模型,,Company Logo,模型要点：,1. 反应器内物料,2. 流体元,由一定量的分子组成,3. 各流体元,以流体元形式存在,彼此间无物质交换,各自通过反应器,4. 各流体微元,小BR,(t 不同),出口流体物料,t 不同的物料组成,参数（出口）,平均值,,Co
2、mpany Logo,离散型：,注：,xA t 的关系以间歇反应器表示,,Company Logo,,Company Logo,解 (1) 凝集流模型,BR中：,,Company Logo,,Company Logo,即：,,Company Logo,(2) 活塞流,恒容：t = ,可见：非理想流动反应器 xA,,Company Logo,,Company Logo,,Company Logo,阶跃法，得：,第一釜,第二釜,s 单釜空时,,Company Logo,又：,附：,通解：,一阶线性微分方程,,Company Logo,初值条件：,,Company Logo,则,,Company L
3、ogo,即,且,,Company Logo,总空时：,2. E( t )、E( ),,Company Logo,,Company Logo,4. 2,,Company Logo,,Company Logo,说明：,(1),N =1，2 = 1，,CSTR模型,N ，2 0，,PFR模型,N 为任何正数，,2 = 0 1,(2) N为模型参数, 整数或小数,,Company Logo,,Company Logo,5. 转化率,测反应器内停留时间分布,例7-16中：,6. 模型应用,E(t ),t2,2,N,xA,2 = 0.211,= 4.74,xA = 0.9599,,Company Logo
4、,（三）轴向扩散模型,1. 适用对象,偏离活塞流较小的非理想流动,湍流流动,固定床反应器,管式反应器,塔式反应器,2. 思路,主流为活塞流,叠加,逆向扩散,非理想流 动,描述,（Dispersed plug-flow model）,,Company Logo,3. 模型假设,流体以恒定速度 u 流过系统,流体在径向上浓度分布均一,（混合达到最大）,扩散仅发生在轴向上,（流动方向上）,,Company Logo,式中：,NA 单位面积、单位时间内的扩散量,Dl 轴向扩散系数，m2s-1,(dispersion coefficient),扩散的量可用费克定律描述,,Company Logo,4.
5、模型方程,AT 管截面积,ATdl 微元体积,对A作物料衡算：mols-1,输入量,主流体,逆向扩散,输出量,主流体,逆向扩散,主,逆,,Company Logo,反应消耗量,累积量,模型方程(A),=,,Company Logo,当无反应：,轴向扩散模型方程(B), 扩散,浓度变化, 对流（主流体）,浓度变化, 浓度随时间变化,反映：,cA l cA t,表示返混程度大小,,Company Logo,当Da= 0时，,活塞流模型, 轴向扩散模型,活塞流,扩 散,叠 加,方程 (B) 无因次化：,整理后得：,Lr 特征尺寸,固定床,（颗粒直径）,（反应管 管径）,Lr= dp,Lr= dt,,
6、Company Logo,令：, 彼克列数,Pe意义：,对流传递速率,扩散传递速率,=,对流传递速率 扩散传递速率,Pe ,活塞流,对流传递速率 扩散传递速率,Pe 0,全混流,,Company Logo,5. 求非理想流动反应器出口转化率,定常操作：,一级反应：,则：,代入边界条件得：,二阶线性微分方程,,Company Logo,式中：,则,,Company Logo,不同情况下的Pe值, 返混程度很小, 0.01, 返混程度较大,闭式边界：,,Company Logo, 用模型求解 xA 过程为,a. 测停留时间分布,c. 求Pe,d. 求xA,E( )、F( ),b. t2,2,,Company Logo,例7-17 根据例题7-16条件，反应若在闭式反应器中进行。试分别用全混流模型、活塞流模型、轴向扩散模型求反应器出口转化率。,已知： (-rA) = 0.307cA molL-1min-1,t = 15 min 2 = 0.211,,Company Logo,解：(1) CSTR,,Company Logo,(2) PFR,,Company Logo,(3) 扩散模型,试差得：,,Company Logo,结果比较：,e,
