《北学反应工程》敦 苇3章現想反应 3.5平推流反应器 [板书]35-3操作方程 1.操作方程的建立 [引言] 由于平推流反应器内沿轴向存在着反应速率的分布,所以实际上很难 实现等温操作。但是多数反应也并不希望在等温下进行,而是在更常见到 的绝热或变温条件下操作的管式反应器中进行。同样,在对管式反应器作 热量衡算时须在管内截取一段容积为d的微元来进行(参见图3-5-3) UAT-T MI -△Hrh(-nAM n(∑ T+dT d 图3-5-3平推流反应器的热量衡算示意图 [分析] 定常态下应有:热量累积量为0 「单位时间内d1「单位时间内通过 微元与外界的|=d微元的反应混 和McM7.“)可小+M2)(m 式中:左端项为d微元与外界的换热量,其中U为总括传热系数 A为单位管长的换热面积,A=xD: Tm为冷却介质的温度 右端的第一项为将进入微元的反应物料(∑()从加热 到T的焓变 第二项为出此微元的反应产物(∑)由温度T至(T+am)的 焓变 第三项为反应物料在石下由入口此微元的物料组成反应到出此 微元的物料组成所发生的焓变。其(CP)和(n)分别为反应物和产 物中组分i的定压热容,它们通常温度的函数 上式亦可写成: U-M-∑()mk-∑pm (3-5-10) ∑()(mm+(M 当∑()Cn)=∑()(C时,上式可简化为 -n)M=(M)nM-∑)a(51) 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第7页共11页《化学反应工程》教案 第 3 章 理想反应器 3.5 平推流反应器 ［板 书］ ［引 言］ ［分 析］ ［讲 解］ 3.5-3 操作方程 １．操作方程的建立 由于平推流反应器内沿轴向存在着反应速率的分布，所以实际上很难 实现等温操作。但是多数反应也并不希望在等温下进行，而是在更常见到 的绝热或变温条件下操作的管式反应器中进行。同样，在对管式反应器作 热量衡算时须在管内截取一段容积为 dV 的微元来进行(参见图 3-5-3)。 dl T0 dV T+dT 图 3-5-3 平推流反应器的热量衡算示意图 定常态下应有：热量累积量为 0         =         合物的焓变 微元的反应混 单位时间内通过 换量 微元与外界的 单位时间内 dV dV UA(T T )dl (F ) ( ) C dT (F ) ( ) C dT ( H ) ( rA)dV r T T T T dT T m i R Pi R i P Pi P + − ∆ −       − = − ∫ ∑ ∫ ∑+ 0 0 0 式中：左端项为 dV 微元与外界的换热量，其中 U 为总括传热系数； A 为单位管长的换热面积， A = πD ； Tm 为冷却介质的温度； 右端的第一项为将进入 微元的反应物料( )从 加热 到 T 的焓变； dV ( ) R ∑ Fi T0 第二项为出此微元的反应产物( ( ) P ∑ Fi )由温度T 至( T )的 焓变； 0 + dT 第三项为反应物料在T 下由入口此微元的物料组成反应到出此 微元的物料组成所发生的焓变。其 0 ( ) CPi R 和 ( ) CPi P 分别为反应物和产 物中组分 i 的定压热容，它们通常温度的函数。 上式亦可写成： ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) F (C ) dT ( H ) ( r )dV UA T T dl F C dT F C dT r T A T dT T i P Pi P T T T T m i R Pi R i P Pi P − + − ∆ − − = − ∫ ∑ ∫ ∑ ∫ ∑ + 0 0 0 (3-5-10) 当∑( ) ( ) =∑( ) ( ) i R Pi R i P Pi P F C F C 时，上式可简化为： ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ∫ ∑+ − = − ∆ − − T dT T m r T A i P Pi P UA T T dl H r dV F C dT 0 (3-5-11) 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 7 页 共 11 页