《北学反应工程》款橐 苇3章理想反应罾 3.3连续操作的完全混合流反应器 料液的进料速率为v=3m1/,反应器出口的反应液中C4=00m1。经 实测得器内传热系数(U=39m,所用的冷却介质的温度为 25°C。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度To 讲解] 解(1)计算所须反应温度T。 级不可逆反应的设计方程为 y Caox C 1+k 已知x==0.2/),代入上式可求得k=18。 根据阿累尼乌斯方程有:Ink=lnko E 1 5525.9 已知条件:k=1.0788×10°cX-T ,两边取自然对数可得 hk=lm(0788301-3239 以上两式相比较,可得:E/R=5259:ko=10788×109 E 5525.9 R(m6-ln)ln(078018 308.6K 所以反应应在3086℃(或354℃)下操作。 (2)原料液起始温度T的计算 将式(3-3-13)对T0解出 V(rAAH )=vopCP(T-To)+UA(T-Tm) r(+r)X-△H1)-U4 将具体数据代入上式可算得:T0=2974K [板书]2.全混流反应器操作的热稳定性分析 (1)多重定常态 [分析] 在反应器内的传热问题与一般的物理换热过程(加热或冷却)有着明 显的不同 ①在反应器内所要移走的热量是反应的放热量,而反应的放热速率与 反应温度T的关系基本上是受阿累尼乌斯公式所控制,因为反应速率常数 与温度的关系是受阿累尼乌斯公式所支配。 亦即是非线性的。 ②而反应器内的移热速率与反应温度的关系则是呈线性的(它受传热 的温差所控制): 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第11页共18页《化学反应工程》教案 第 3 章 理想反应器 3.3 连续操作的完全混合流反应器 ［讲 解］ ［板 书］ ［分 析］ 料液的进料速率为v m h 3 0 = 3 ，反应器出口的反应液中CA = 0.04 mol L 。经 实测得器内传热系数       ⋅ ⋅° = m h C kJ U 209.2 2 。所用的冷却介质的温度为 25°C。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T0。 解 （1） 计算所须反应温度T 。 一级不可逆反应的设计方程为： A A A A A A r C C r C x v V − − = − = = 0 0 0 τ ； ∴ C kτ C A A + = 1 1 0 已知 0.25(h) 3 0.75 τ = = ，代入上式可求得 k = 18。 根据阿累尼乌斯方程有： R T E k k 1 ln ln 0 = − ⋅ 已知条件： ( ) 9 9 1 5525. 1.0788 10 exp −       = × − h T k ，两边取自然对数可得： ( ) T ln k = 5525.9 ln 1.0788 109 × − ； 以上两式相比较，可得： E R = 5525.9 ； 9 k0 = 1.0788×10 ∴ ( ) ( ) K R k k E 308.6 ln 1.0788 10 ln18 5525.9 ln ln 9 0 = × − = − T = 所以反应应在 308.6℃(或 35.4℃)下操作。 (2) 原料液起始温度T0 的计算。 将式(3-3-13)对T0 解出： ( )( ) ( ) ( m ) V -rA − ∆Hr = v0ρCP T − T0 +UA T −T ∴ ( )( ) ( ) P A r m v C V r H UA T T T 0ρ T0 − − ∆ − − = − 将具体数据代入上式可算得：T0 = 297.4K 。 2. 全混流反应器操作的热稳定性分析 （１）多重定常态 在反应器内的传热问题与一般的物理换热过程（加热或冷却）有着明 显的不同： ① 在反应器内所要移走的热量是反应的放热量，而反应的放热速率与 反应温度Ｔ的关系基本上是受阿累尼乌斯公式所控制，因为反应速率常数 与温度的关系是受阿累尼乌斯公式所支配。 亦即是非线性的。 ② 而反应器内的移热速率与反应温度的关系则是呈线性的(它受传热 的温差所控制)： 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 11 页 共 18 页