水质工程学 筑2章水的处理方法概论 活塞流流动模型又可称为理想排挤，它是根据物料在管式反应器内高速流动情况提出 来的一种流动模型，认为物料的断面速度分布完全是齐头并进的。其特点是物料在管式反 应器的各个断面上流速是均匀一致的：物料经过轴向一定距离所需要的时间完全一样，即 物料在反应器内的停留时间是管长的函数 3.轴向扩散流动模型和多级串联流动模型 在管式反应器里，有时流动情况介于活塞流和理想混合之间，对于这种类型的流动情 况有若干种流动模型，其中最常用的是活塞流叠加轴向扩散的流动模型和理想反应器多级 串联的流动模型。 活塞流叠加轴向扩散的流动模型又简称 轴向扩散流动模型，这种模型认为在流动体系 轴向扩散 中物料之所以偏离了活塞流，是由于在活塞流 的主体上叠加了一个百一抽向扩散，这种流动 图21轴向扩散流动模型示意图 模型的示意可见图2-1.图中u的方向是流体的 流动方向，与u相反的方向轴向扩散的方向。 轴向扩散的量，可以用类似分子扩散过程中的费克定律来表示，即： N=-D*dc/dx(2-1) 式中N--一单位时间、单位横截面上轴向反混的量： Dx-一轴向扩散系数，负号表示扩散方向与物料流动方向相反： dc/dx--轴向的浓度梯度。 轴向扩散流动模型的特点是：它把物料在流动体系中流动情况偏离活塞流的程度，通 过轴向扩散系数DX表示出来，一旦知道了物料在该流动体系的轴向扩散系数Dx,物料的流 动情况就可以用一个偏微分方程表示，便于计算。但是，轴向扩散模型对于描述物料在反 应器中的流动情况不够直观。 多级串联流动模型是把一个连续操作的管式反应器看成是、个理想混合的反应器串联 的结果。多级串联模型是用串联的级数、来反映实际流动情况偏离活塞流或偏离理想反应 器的程度。其优点是用它来描述物料在反应器里的流动情况比较直观，停留时间分布情况 可以用一个以作参数的代数式表达，所以这个模型中表示流动特征的参数、比较容易由实 验来决定。 这两种流动模型都有其数学表达式，前者是一个偏微分方程，后者是下面将要讲到的 停留时间分布函数。但是要用这两种流动模型进行计算，则必须用实验的方法知道模型中