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化学反响工程课程教案
课型课次 4 课时 2 〔请打
√〕
理论课√ 争论课□试验课□习题课□其他□
授课题目〔教学章、节或主题〕：
第1章均相单一反响动力学和抱负反响器
等温条件下抱负反响器的设计分析
非等温条件下抱负反响器的设计分析
教学目的、要求〔分把握、生疏、了解三个层次〕：
把握等温条件下抱负反响器〔间歇、平推流、全混流〕设计方程
把握抱负反响器〔间歇、平推流、全混流〕定义及特性
理解膨胀因子、膨胀率的概念
把握抱负反响器的热量衡算方程及其应用
教学重点及难点：
重点：抱负反响器〔间歇、平推流、全混流〕设计方程及热量衡算方程。难点：热量衡算方程及其应用。
教学基本内容 方法及手段
等温条件下抱负反响器的设计分析 讲解
反响器设计计算所涉及的根底方程是反响动力学方程、物料衡算方程、热量衡算方程的结合。对于等温、恒压过程，一般只需动力学方程式结合物料衡算就足够了。这里，结合物料衡算与热量衡算争论三种比较简洁的抱负反响器〔间歇、平推流、全混流〕的计算。
间歇操作的充分搅拌槽式反响器〔BatchReactorBR〕
间接操作的充分搅拌反响器又称为间歇反响器，通常都设有夹套或盘管以便加热或冷却釜内的反响物料，掌握反响温度。
充分混合是指反响器内的物料在机械搅拌的作用下参数〔温度及浓度〕各处均一。
间歇操作的缺点：存在非反响时间，产物损失较大，操作费用高，通常用于产值高、批量小的产物如药品和精细化工产品等的生产。
间歇反响器的特性：
①由于猛烈搅拌、混合，反响器内有效空间中各位置的物料温度、浓度都一样；②全部物料在反响器中停留时间一样，不存在不同停留时间物料的混合，即无返混现象；③出料组成与反响器内物料的最终组成一样；
④为间歇操作，有关心生产时间。一个生产周期应包括反响时间、加料时间、出料时间、清洗时间、加热〔或冷却〕时间等。
间歇反响器设计方程
反响器有效容积中物料温度、浓度一样，应选择整个有效容积V?作为
R
衡[单算位体时系间。进在单入V位?的时物间内料，A的对量组]分?[A单作位物时料间衡算排：出V?的物料A的量]
R
-[单位时间排出V?内反响消逝的物料A的量]
R
R或?[者单：位[A时流间入内量V]?中=物[A料流A出的量累]积+[量A]反响量]+[A累积量]
R
0?0?(?r
dn
)V”? A
A R dt
n ?n (1?x)?dn ??n dx
A A0 A A A0 A
t x dx
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A
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R
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r
dx
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0 A00
A
(?r)V
A R
t ??tdt?n ?xA A
r 0 A00
(?r)V
A R
该式为间歇反响器设计计算的通式，可用于均相、多相，等温或非等温过程。
dxt ?c ?xA A
dx
r A00
(?r)
A
由上式，只要反响动力学方程就能计算反响时间。一般承受数
值积分或图解法。
动力学数据1/rA～xA曲线，然后求取xA0～xAf之间曲线下的面积即为t/CA0。
同样也可作出1/rA～cA曲线，然后求取cA0～cAf之间曲线下的面积即为反响时间t.
BR中，到达肯定转化率所需反响时间，只是动力学方程式的直接积分，与反响器大小及物料投入量无关，故动力学方程常在间歇反响器内进行测定。
1.4.2平推流反响器〔抱负置换反响器Piston/PlugFlowReactor
，PFR〕
1、平推流反响器的定义和特性
1〕定义：通过反响器的物料沿同一方向以一样速度向前流淌，象
活塞一样在反响器中向前推动，故又称为活塞流或平推流反响器。
Piston/PlugFlowReactor
2〕特性：
A、物料参数〔温度、浓度、压力等〕沿流淌方向连续变化，不随时间变化；
B、任一截面上的物料参数一样，反响速率只随轴向变化；
C、反响物料在反响器内停留时间一样，即反响时间一样，返混＝0
2、平推流反响器的设计方程
反响器体积V
R
衡算对象：关键组分A
衡算基准：微元体积dV
R
在单位时间内对A作物料衡算：
[A流入量]－[A流出量]－[A反响量]＝[A累积量]
或：进入量-排出量-反响量=累积量
F?(F
A A
dF
A
)?(?r
A
V
)dV ?0
R
? x dx
V x dx
?F dx
?(?r)dV ? R ? ??A
A ??? R?c ?A A
A0 A
A R F c
0 (?r) V A00 (?r)
A0 A0 A 0 A
假设以下标0代