《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 可逆吸热厚应 可逆放热反应 (操作温度) 图3-6-4可逆反应的反应速率与操作温度 [板书] (I)等温操作的最优温度 [讲解] 若原始物料中的A的浓度为CA0,产物R的起始浓度为CRo,则对于发 A+R的一级可逆反应,其速率方程为: rA-KCA-k_CR=k CAo(-x4)-CRO*C40-A (3-6-4) 将上式代入乎推流反应器的设计方程式(3-5-6)中 经积分后可得 Cao(l-x4-CRo+CA0-A voCAl CAO K k(+1/K) 将上式对xA解出得: KC Mo-CI V0+K) (3-6-6) CAo(1+K) [讲解] 由上式可知,若固定V和Vo(即使τV/v固定),则x即为K和k(也 就是操作温度T)的函数,并如图3-6-5所示。由该图可以看出,使得x为 最大时的最优操作温度将随空时(τ=V/v)而变。对于给定的τ,可以选定使 得转化率为最大的最优操作温度 [板书] (Ⅱ)变温操作的最优温度分布 如图3-6-4所示,对于可逆放热反应存在着使反应速率为最大的反应 度,而这个最优温度是反应物组成的函数。 同样以A纱R的一级可逆放热反应为例,若以CA0,CR0分别表示原料 中组份A和R的起始浓度,其速率式可写成: -r=kCa-kcr=hc (CRo+Caxa) (3-6-7) 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第9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 ［板 书］ ［讲 解］ ［讲 解］ ［板 书］ ［举 例］ -rA T (操作温度) 可逆放热反应 可逆吸热反应 图 3-6-4 可逆反应的反应速率与操作温度 (Ⅰ) 等温操作的最优温度 若原始物料中的 A 的浓度为 CA0，产物 R 的起始浓度为 CR0，则对于发 A ↔ R 的一级可逆反应，其速率方程为： ( )       + − = − − = − − K C C x r kC k C k C x R A A A A R A A 0 0 0 1 (3-6-4) 将上式代入乎推流反应器的设计方程式(3-5-6)中， ∫ − = = Ax A A A r dx C v V 0 0 0 τ 经积分后可得： ( )                    − +      − − + =        − +      − =       + − − = − = ∫ ∫ ∫ A A R A R A x A A R A A A x R A A A A A A x A A A x K C K C C K C C k K v x K C K C C dx k v C K C C x k C x dx v C r dx V v C A A A 1 1 ln (1 1 ) 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (3-6-5) 将上式对 χA解出得： ( )               + − ⋅ + − = K V 1 K 1 exp (1 K) K 0 0 0 0 v k C C C x A A R A (3-6-6) 由上式可知，若固定 V 和 Vo(即使 τ=V/νo 固定)，则 χA即为Ｋ和 k(也 就是操作温度 T)的函数，并如图 3-6-5 所示。由该图可以看出，使得 χA为 最大时的最优操作温度将随空时(τ=V/νo)而变。对于给定的 τ，可以选定使 得转化率为最大的最优操作温度。 (Ⅱ) 变温操作的最优温度分布 如图 3-6-4 所示，对于可逆放热反应存在着使反应速率为最大的反应 温度，而这个最优温度是反应物组成的函数。 同样以 A ↔ R 的一级可逆放热反应为例，若以 CA0，CR0 分别表示原料 中组份 A 和 R 的起始浓度，其速率式可写成： ( ) ( ) A A R A A R A A r kC k C kC x k C C x 0 0 ' 0 ' − = − = 1− − + (3-6-7) 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 9 页 共 11 页