《化学反应工程》橐 苇3章理想反应噩 3.4多釜串联组合的全混流反应器 料速率v0=10m3/h,要求最终转化率x4=090,试计算当串联的釜数N分 别为1、2、3、4、5、10、50和100时的反应器总有效容积。如果将此反 应用分批式反应器操作,计算不考虑非生产性操作时间的条件下所需分批 式反应器的有效容积 [讲解] 解: (1)采用串联全混流釜式反应器 应用式(3-4-5)可得相应于各N值下的总容积(假定各釜的容积V相 同): +kt 即有(xA=0.90) (+0.92 2=为g 10=97.8m 0.92 同理,重复应用式(3-4-5)可得相应于各N值下的总容积,其计算结果 列于下表中 N/个1 V/ 97.847.037.633.831.828.125.625.3 2)若采用分批式操作,所需的反应时间t为 dx n-=2.503/) 0.921-0. 而 ,其中τ为N=1时的空间时间,所以根据这个式子可以得到 如下表达式 VB=t/r=2.503×97.8/978=25.03m [结论] ①对于多釜串联的全混流反应器,联的釜数N愈多,所需反应器的总 容积就愈小,而当N>50时己接近分批式反应器所需的容积 ②在N<5时增加反应器数目对降低反应器总容积的效果显著,而当 N>5后,增加串联釜数的效果就不那么明显,且N愈大,效果就愈小 [板书] 图解计算法 [分析] L分析]当反应级数n≠1时,则需应用式(3-4-2)从i=1开始逐釜进 行计算,而每一次计算都得解一个n次代数方程,计算十分不方便。若把 计算次序倒过来,从第N釜出口所要求最终浓度CAN来计算CAN1的浓度 却是更为方便,知道CAN后再计算CAN2。这样逐个反算回去即可求出各 釜出口的浓度。这种计算可以应用图3-4-2所示的图解法 1.原理 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第4页共10页《化学反应工程》教案 第 3 章 理想反应器 3.4 多釜串联组合的全混流反应器 ［讲 解］ ［结 论］ ［板 书］ ［分 析］ 料速率v m h 3 0 = 10 ，要求最终转化率 x A = 0.90 ( ) ,试计算当串联的釜数 N 分 别为 1、2、3、4、5、10、50 和 100 时的反应器总有效容积。如果将此反 应用分批式反应器操作，计算不考虑非生产性操作时间的条件下所需分批 式反应器的有效容积。 解： (1) 采用串联全混流釜式反应器 应用式(3-4-5)可得相应于各 N 值下的总容积(假定各釜的容积V 相 同)： i N i 1+ kτ 1 A N x , = 1− 即有（ x A = 0.90）： ( )1 1 ,1 1 0.92 1 1 + τ x A = − 0.92 = 9 1 τ ∴ 3 1 1 0 10 97.8m 0.92 9 V = τ v = × = 同理，重复应用式(3-4-5)可得相应于各 N 值下的总容积，其计算结果 列于下表中： Ｎ/个 1 2 3 4 5 10 50 100 V/m3 97.8 47.0 37.6 33.8 31.8 28.1 25.6 25.3 (2) 若采用分批式操作，所需的反应时间 t 为: (h) x k x dx k t A x A A A 2.503 1 0.92 1 ln 0.92 1 1 1 ln 1 1 1 0 = − = − = − = ∫ 而 V t VB = τ ，其中τ为 N=1 时的空间时间，所以根据这个式子可以得到 如下表达式： 3 VB = tV /τ = 2.503×97.8 / 9.78 = 25.03m ① 对于多釜串联的全混流反应器，联的釜数 N 愈多，所需反应器的总 容积就愈小，而当 N>50 时已接近分批式反应器所需的容积； ② 在 N<5 时增加反应器数目对降低反应器总容积的效果显著，而当 N>5 后，增加串联釜数的效果就不那么明显，且 N 愈大，效果就愈小。 二．图解计算法 ［分析］当反应级数 n≠1 时，则需应用式(3-4-2)从i 开始逐釜进 行计算，而每一次计算都得解一个 n 次代数方程，计算十分不方便。若把 计算次序倒过来，从第 N 釜出口所要求最终浓度 C = 1 A,N来计算 CA,N-1的浓度 却是更为方便，知道 CA,N-1 后再计算 CA,N-2。这样逐个反算回去即可求出各 釜出口的浓度。这种计算可以应用图 3-4-2 所示的图解法。 １．原理 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 4 页 共 10 页