《北学反应工程》敦 第3章理想反应踞 3.6反应器的型式与操作方法的评选 T=τ+t 面积A=面积B C,2 (a)全混流+平推流 (b)在最优循环比下 (c)全混流或平推流 图3-6-1各种型式反应器与其反应容积 [举例] 例3-6-1自催化反应A+R→2R,其速率方程为: kCCI 在70°C下等温地进行此反应,在此温度下k=1.512m/ kmol h:其它数 据如下:CA=0.99kmol/m3:C=0.01kmol/m3,v=10m3h:要求反应的转化 率XA=0.09。试求当分别在全反应器;平推流反应器;在最优循环比下操作 的平推流反应器以及在全混流串接平推流反应器中进行反应时所需的反应 积 讲解] 令a=CE=001=00101 因为 所以:CR=CR0+CxA=C(a+x4) BrDA: -rA= kCACR= kCao(1-xACAo(+x4=kCdo(l-xAXa+x4) (Ⅰ)全混流反应器所需的容积,由式(3-3-1)得 V= KOf -x a+xa 1.512×0991-099X01+099) (Ⅱ)平推流反应器所需的容积,由式(3-5-6): 可得: F=-0 xana 10 n100+lnl.00 1.512×0.9×1.0101 (Ⅲ)在最优循环比下操作的平推流反应器所需的反应容积。由式 (3-5-25)、(3-5-28)可 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第5页共11页《化学反应工程》教案 第 3 章 理想反应器 3.6 反应器的型式与操作方法的评选 ［举 例］ ［讲 解］ xA 0 xA 0 xA 0 (a) 全混流+平推流 (b) 在最优循环比下操 作的平推流反应器 (c) 全混流或平推流 τ /CA0 平推流 全混流 1 τ /CA0 -rA1 1+β β 1 xA1 xA2 A B 面积A=面积B τ1 /CA0 τ2 /CA0 τ =τ1+τ2 xAM 图 3-6-1 各种型式反应器与其反应容积 例 3-6-1 自催化反应 A+R 2R，其速率方程为: A ACR −r = kC 在 70o C 下等温地进行此反应，在此温度下 k=1.512m3 /kmol . h；其它数 据如下：CA0=0.99kmol/m3 ；CR0=0.01kmol/m 3 ，νo=10m 3 /h；要求反应的转化 率 χA=0.09。试求当分别在全反应器；平推流反应器；在最优循环比下操作 的平推流反应器以及在全混流串接平推流反应器中进行反应时所需的反应 容积。 解： 令 0.0101 0.99 0.01 0 0 = = = A R C C a 因为： (1 ) A A0 A C = C − x 所以： ( ) R R0 A0 A A0 A C = C + C x = C a + x 所以： ( )( ) A A R A A A A A A A − r = kC C = kC (1− x )C (a + x ) = kC 1− x a + x 2 0 0 0 (Ⅰ)全混流反应器所需的容积，由式(3-3-1)得 A A A r x C v V − = = 0 0 τ 得： ( )( ) ( )( ) 3 0 0 661 1.512 0.99 1 0.99 0.0101 0.99 10 0.99 1 m kC x a x v x V A A A A = × − + × = − + = (Ⅱ)平推流反应器所需的容积，由式(3-5-6)： ∫ − = = Ax A A A r dx C v V 0 0 0 τ 可得： ( )( ) ( ) [ ] 3 0 0 0 0 0 0 0 0 60.8 ln100 ln1.0001 1.512 0.99 1.0101 10 ln 1 1 ln 1 1 1 1 1 1 1 m a a x kC a x v dx kC a x a x v x a x dx kC v V A A A x A A A A x A A A A A A = + × × =       + + + − =       + + + − = − + = ∫ ∫ (Ⅲ)在最优循环比下操作的平推流反应器所需的反应容积。由式 （3-5-25）、(3-5-28)可 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 5 页 共 11 页