反应工程总结
反应工程公式总结
反应速率为：
������������
=
−
1 ������
������������������ ������������
；������������
=
−1
������
������������������ ������������
；������������
=
1 ������
������������������ ������������
因此 tafel方程只适用于强极化范围。
《反应工程》学习总结
参考资料： 《反应工程》第二版 李绍芬
主要学习：
1.反应动力学基础 2.吸附与脱附
1.反应动力学基础
化学反应速率：以反应
������������������ + ������������������ → ������������������ 为例：
又因为
������������
=
������������������，所以对于恒容过程，������������
= − ������������������
������������
该式以浓度对时间的变化率表
示化
学反应速率
2.动力学方程
基元反应的速率方程(幂函数型速率方程)：
������:反应速率常数，是温度的函数
总之不论是可逆还是不可逆反应。反应速率 都是随着转化率增大而降低的。
4.反应速率与转化率的关系
单一反应：������������������ + ������������������ → ������������������
������������ = ������0[exp
化学反应工程复习总结
一、 绪论1．研究对象是工业反应过程或工业反应器 研究目的是实现工业反应过程的优化2．决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件 3．优化指标——技术指标：反应速率、选择性、能耗掌握转化率、收率与选择性的概念4．工程思维方法二、化学反应动力学1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应基本特征、分析判断2. 化学反应速率的工程表示))((反应区反应时间反应量反应速率＝3. 工业反应动力学规律可表示为：)()(T f C f r T i C i ⋅=a) 浓度效应-—n 工程意义是:反应速率对浓度变化的敏感程度。
b) 温度效应-—E 工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程度。
已知两个温度下的反应速率常数k,可以按下式计算活化能E ：E ——cal/mol ，j/mol T ——KR = 1.987cal/mol.K = 8。
314 j/mol.K三、PFR 与CSTR 基本方程1. 理想间歇：⎰⎰-=--==Af A Af A x x A AA c c A A R r dx c r dc v V t 00)()(00工程问题2. 理想PFR ： ⎰⎰-=--==Af A Af A x x A AA c c A A R p r dx c r dc v V 00)()(00τ3. CSTR ： )()(00A AA A A A R p r x c r c c v V -=--==τ 4. 图解法四、简单反应的计算 n=1，0，2级反应特征0(1)A A A c c x =-浓度、转化率、反应时间关系式PFR →CSTR ，CSTR ←PFR基本关系式PFR （间歇）CSTR 00()Af A c R A pc A V dc v r τ==--⎰0()A AR m A c c V v r τ-==-n=00A A p c x k τ=0A A p c x k τ=n=11ln1p A k x τ=-0A Am Ac c kc τ-=n=2 011p A A k c c τ=-02AA Am c c kc τ-=0 x Af x Aτ/c A0 τ五、可逆反应A P)()(02121A A AP A A C C k C k C k C k r --=-=-)1(10A Ax k -])x (x k k E E ln[R E E A A opt --=110201212PFR 积分式CSTR ：由基本方程导出 六、平行反应211211n An A n AS P P C k C k C k r r r +=+=β， AfA C C AAfA pf C C dC C C C AfA --=-=⎰000ββk 1k 2 P （主反应） S （副反应）()AA C p Ppf A C A AdC r C dC r dC ββ==-=--⎰温度效应:温度升高有利于活化能大的反应 浓度效应:浓度升高有利于级数大的反应计算：由基本方程PFR 、CSTR 推出①反应器选型与组合优化:β~C A P β~X A 曲线—-对应面积=C P /C A0②最优加料方式：p163-164 平行反应P 111m B n A p C C k r = A+BS 222m B n A s C C k r =七、串联反应A P S A A C k r 1)(=-P A P C k C k r 21-=P S C k r 2=温度效应：温度升高有利于活化能大的反应（同平行反应）浓度效应：凡是使A P C C /增大的因素对串连反应选择率总是不利的。
反应工程总结
第一章 绪论 1、化学反应工程是化学工程学科的一个分支，通常简称为反应工程。
其内容可概括为两个方面，即反应动力学和反应器设计与分析。
2、传递现象包括动量、热量和质量传递，再加上化学反应，这就是通常所说的三传一反。
3、反应组分的反应量与其化学计量系数之比的值为定值，ξ叫做反应进度且恒为正值。
、本书规定反应物的化学计量系数一律取负值，而反应产物则取正值。
8、工业反应器有三种操作方式： ① 间歇操作；② 连续操作；③ 半间歇(或半连续)操作 9、反应器设计的基本内容一般包括：1）选择合适的反应型式 ；2）确定最佳操作条件 ；3）根据操作负荷和规定的转化程度，确定反应器的体积和尺寸 。
10.反应器按结构原理的特点可分的类型： 管式，釜式 ，塔式，固定床，流化床，移动床，滴流床反应器。
第二章 3、温度对反应速率的影响 如果反应速率方程可以表示为：r=f1 (T)f2(c )，f1(T)是温度的影响。
当温度一定时，其值一定。
通常用阿累尼乌斯方程（Arrhenius ‘ law ）表示反应速度常数与温度的关系， 即， 为指前因子，其因次与k 相同；E 为反应的活化能；R 为气体常数。
两边取对数，则有 ： lnk=lnA0－E/RT ，lnk 对 1/T 作图，可得－直线，直线的斜率=－E/RT 。
注意：不是在所有的温度范围内上面均为直线关系，不能外推。
其原因包括：(1)速率方程不合适； (2)反应过程中反应机理发生变化；(3)传质的影响；(4)指前因子A0与温度有关。
速率极大点处有： 对应于极大点的温度叫做最佳温度Top 。
速率为零点处有: rA=0 6、多相催化与吸附 1）、催化剂的用途：①加快反应速度②定向作用(提高选择性)－化学吸附作用结果 2）、催化剂的组成：主催化剂－金属或金属氧化物，用于提供反应所需的活性中心。
助催化剂－提高活性，选择性和稳定性。
助催化剂可以是 ①结构性的；② 调变性的。
载体－用于 ① 增大接触表面积；②改善物理性能。
反应工程总结6
第六章、多相系统中的化学反应与传递现象1、气-固催化反应A (g)→B (g)包括七个步骤：①反应物A 由气相主体扩散到颗粒外表面；②A 由外表面向孔内扩散，到达吸附反应活动中心；③进行A 的吸附；④A 在表面上反应生成B ；⑤产物B 自表面脱附；⑥B 由内表面扩散到外表面；⑦B 由颗粒外表面扩散到气相主体。
2、外扩散有效因子ηx ：显然，CAS 总是小于CAG ，因此，只要反应级数为正，则ηx ≤1；反应级数为负时，ηx ≥1。
3、Da 称丹克莱尔数，是化学反应速率与外扩散速率之比，Da 越大，外扩散阻力越大。
当kw 一定时，此值越小，即外扩散影响越小。
除反应级数为负外，外扩散有效因子总是随丹克莱尔数的增加而降低；且α越大，ηx 随Da 增加而下降得越明显；无论α为何值：Da 趋于零时，ηx 总是趋于1。
4、孔扩散分为以下两种形式：当λ／2ra ≤102时，孔内扩散属正常分子扩散，这时的孔内扩散与通常的气体扩散完全相同。
扩散速率主要受分子间相互碰撞的影响，与孔半径尺寸无关。
当λ／2ra ≥10时，孔内扩散为努森扩散，这时主要是气体分子与孔壁的碰撞、故分子在孔内的努森扩散系数DK 只与孔半径ra 有关，与系统中共存的其他气体无关。
5、梯尔模数表示表面反应速率与内扩散速率的相对大小6、当φ<0.4 时， η≈1，当φ＞3.0 时，η＝1/φ (5.4-23) η是φ的函数，总是随φ值的增大而单调地下降，提高η办法有： ①减小催化剂颗粒的尺寸，φ值减小，η值可增大。
②增大催化剂的孔容和孔半径，可提高有效扩散系数De 的值，使φ值减小，η值增大。
7、Bi m ＝kGL ／De ，称为传质的拜俄特数，它表示内外扩散阻力的相对大小。
当Bim → ∞ 时，外扩散阻力可不计，η0＝tanh (φ)/φ＝η当Bim → 0 时，内扩散阻力可忽略， tanh (φ)/φ＝1，η0＝1/(1+Da )＝ηx8、内扩散的判定：减小催化剂粒度，测反应速率。
化学反应工程考试要点总结
化学反应工程考试总结一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。
2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。
3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。
5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。
6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。
7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ=0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。
8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr )，该反应为 2 级反应。
9.对于反应22A B R+→，各物质反应速率之间的关系为(-r A)：(-r B)：r R＝1：2：2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。
11.某反应的计量方程为A R S→+，则其反应速率表达式不能确定。
12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105(J / mol ) 。
13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。
14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑反应器的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率；15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一，并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。
化学反应工程期末总结公式
化学反应工程期末总结公式一、引言化学反应工程是化学工程学科的一门重要课程，主要研究化学反应的基本原理、反应动力学以及工业生产中的应用，是化学工业生产过程中不可或缺的一环。
在本学期的学习过程中，通过课堂教学、实验操作、文献阅读等方式，我对化学反应工程的基本知识以及实践应用有了更深入的了解。
本文将对本学期所学的内容进行总结和回顾，以期更好地巩固和应用所学知识。
二、理论知识1. 反应动力学反应动力学是研究化学反应速率及其影响因素的学科。
在化学反应工程中，我们需要了解反应动力学的基本原理，包括反应速率方程、活化能、反应速率常数等等。
了解这些基本概念可以帮助我们预测和控制反应过程中的各项参数。
2. 反应器设计反应器是进行化学反应的装置，反应器设计是化学反应工程中的重要内容。
在反应器设计中，我们需要考虑如何选择适当的反应器类型、确定反应器的尺寸和形状、设计反应器的加热与冷却系统等等。
反应器设计的好坏直接影响着反应的效率和产率。
3. 反应工艺优化反应工艺优化是化学反应工程中的关键环节，通过对反应条件的调节和优化，可以提高反应的选择性、产率和效率。
在反应工艺优化中，我们需要了解如何确定最佳反应温度、确定最佳反应物配比、考虑催化剂的选择和回收等等。
反应工艺优化是提高化学反应工程生产效益的重要途径。
三、实验操作本学期我参与了多个化学反应工程实验的操作，通过实际操作加深了对化学反应工程理论知识的理解和应用。
以下是本学期所参与的几个实验。
1. 酯化反应实验在酯化反应实验中，我们使用乙酸和乙醇作为反应物，通过酯化反应制备乙酸乙酯。
在实验操作过程中，我们需要确定合适的反应温度、反应物配比和催化剂用量，以提高酯化反应的效率和产率。
2. 氧化反应实验在氧化反应实验中，我们使用硫酸铜作为催化剂，将苯乙烯氧化为苯乙烯醇。
实验中，我们需要选取合适的反应温度、氧化剂用量和反应物浓度，以提高氧化反应的选择性和产率。
3. 加氢反应实验在加氢反应实验中，我们使用负载型催化剂，将丙二酸二丁酯加氢转化为丙二醇。
对反应工程的认识课程总结
对反应工程的认识课程总结在这学期中，我们学习了反应工程这门课，虽然说这门课真的很难，但是我还是在这门课中学到了好多新的知识。
加深了我对化学工程的理解，并且让我对化学反应器的原理和构造有了更深刻的认识。
这门课对于我们化学工程与工艺专业的学生来说，确实是蛮重要的一门学科！对于反应工程的认识，我以为化学反应工程是一门涉及物理化学，化工热力学，以及化工原理等知识领域的课程。
是一门综合性很强的工科学科。
主要研究工业化学反应器中的化学反应过程与反应物质质量，热量，动量传递过程即“三传一反”同时进行的物理变化与化学变化的基本规律。
在此基础上，探求反应器设计包括装置的型式结构设计，操作条件的选定及控制，技术经济效果的评价及优化等的基本原理和基本方法。
其核心就是对反应装置中的操作过程进行定量的工程学解析。
化学工业生产过程包括进行物理变化和化学反应的过程。
化学反应过程是生产的关键。
在工业规模的化学反应器中，化学反应过程与质量，热量与动量传递过程同时进行。
称为宏观反应过程。
宏观动力学除了研究化学反应本身之外，还要考虑到质量，热量，动量传递过程对化学反应的交联作用及相互影响。
对宏观反应进行分析，应注意按照相的类别，温度条件和操作方法来分类，多相反应，或称为非均相反应。
以宏观动力学为基础，还要进一步对工业反应装置的结构设计为最佳操作条件的确定控制，放大，优化等进行研究。
以期待应用于生产实践时获得良好的技术经济效果。
总而言之，在临近毕业之际，学校安排我们化工工程与工艺的学生来学习这门课，是经过高瞻远瞩的，也是之前各位学长学姐的经验。
虽然反应工程的课时相对来说并不是很多，但是经过杨老师的教导之后，我们学生都受益匪浅，因为我们在临近毕业时，学到了这样一门很重要的课程，以后对我们的工作也大有帮助，并且我们现在做的化学工程实验，有好多都用到了反应工程的知识，我感到非常的高兴，因为可以学以致用，这也让我们的课程变得更符合现在的高等教育，让学生学到真正有意义，有用处的东西，来丰富我们的知识库，也为以后实习，工作做准备。
反应工程考点总结
1.BR的特点：1）由于充分搅拌、混合，以至于反应器有效容积内各个位置物料的特性（T+C）都相同。
2）由于是一次投料和一次放料，在反应过程中既无物料的加入，也无物料的放出，则在反应器内所有物料的空间停留时间相同，无空间停留时间不同的无聊之间的混合，即不存在反混。
3）反应器出料口的物料组成与反应器内最终得到的物料组成相同。
4）间歇操作过程存在辅助生产时间。
2.PFR的特点：1）由于物料都是沿着同一方向、且同一速度在反应器内向前推进，则所有物料流出反应器的时间都相同。
2）在垂直流动方向的任意一截面上，不同径向位置的物料的特性一致，即不存在反混。
3）在定常态下操作，反应器内状态只随轴向位置改变，不随t改变。
3.CSTR特点：1）物料在反应器内充分反混。
2）反应器内各处物料参数均一。
3）反应器的出口组成与器内物料组成相同。
4）反应过程中连续进料出料，是一定常态操作。
4.化学反应工程学研究的主要内容：1）化学的------化学反应动力学特性的研究。
2）物理的------流动、传递过程对反应的影响的研究。
3）工程的------反应器的设计计算、过程的分析及最优化。
5.利用数学模型解决化学工程问题的基本步骤：1）小试研究化学反应规律。
2）大型冷模实验研究传递过程规律。
3）通过计算机或其它手段综合化学反应规律与传递过程规律，预测大型反应器的特性，寻找优化条件。
4）热模检验数学模型的等效性。
6.气固相催化反应的七个步骤、三个过程：1）反应组分从气流主体扩散到催化剂外表面。
2）反应组分从催化剂外表面扩散到催化剂的内表面。
3）反应组分在催化剂活性表面中心上吸附。
4）吸附在表面活性中心上的反应物进行化学反应。
5）产物在催化剂表面活性中心上脱附。
6）产物从催化剂的内表面扩散到催化剂的外表面。
7）产物从催化剂的外表面扩散到气流主体。
其中1）、7）过程是外扩散过程，2）、6）是内扩散过程，3）、4）、5）是化学反应动力学过程。
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率
实际反应速率 扩散速率
CWP 1,不存在内扩散控制 CWP 1, 存在强内扩散控制
rA' b Rn 0.15,外扩散影响可以忽略
kcC Ab
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25
控制步骤
外扩散 内扩散 表面反应
对反应速率的影响
流速
1
U2 无关
无关
颗粒尺寸
d
p
3 2
d p1
无关
温度 约为线性 指数关系 指数关系
X E ~ T (绝热平衡温度)
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19
•
生热项
G(T
)
(
H
0 RX
)(
rAV FA0
)
• 移热项（通过流动和换热）R(T ) C p0 (1 )(T Tc )
К=∞
R(T)
К= 0
Ta
T0
Increase К
T
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20
T Tr时，CSTR的T满足：
Trc
v0 (
p0 p
)(1
X
)
T T0
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CA
FA v
C A0
1 X 1 X
T0 T
p p0
CC
FC v
C
A0
(
C
(c / a 1 X
)
X
)
T0 T
p14 p0
SDU
rD rU
YD
rD rA
S~DUBiblioteka FD FUY~DFD FA0 FA
结合反应动力学，对应用于复 合反应的反应器型式、浓度、 温度及操作方式的选择 复杂反应体系的反应器设计
6
化学反应器
• 反应器类型及特点
– 间歇：完全混合反应器 – 连续：PFR、CSTR、PBR
• 反应器模型
– 物料平衡（设计方程） – 能量平衡（操作方程） – 压强降/阻力
• 化学反应器的多重定态问题
2020/5/26
7
化学反应器
• 传递因素对反应的影响
– 流体流动与混合
• 不同型式反应器中流动与混合特性不同，结合反应 动力学特性，可选择适当的反应器型式
Ul Da
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28
T
)
X
[H
0 RX
(TR
)
Cˆ
p (T
TR
)]
n iC~ pi (T Ti0 ) i 1
PFR
dT Ua(Ta T ) (rA )[H RX (T )]
dV
FA0 ( iC pi XC p )
2020/5/26
18
Ti0 T0 r0
X EB
iC pi (T T0 ) H RX (T )
• 反应速率定义（间歇、流动系统） • 反应级数、活化能、反应速率常数
• 控制步骤 • 拟稳态假设、活性中间体概念
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5
化学计量学
• 单一反应和复杂反应 • 气相反应中的恒摩尔流和变摩尔流，恒容
和变容问题
• 转化率 • 收率和选择性 • PFR、CSTR中瞬时收率与总收率关系
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q
rj rij
i 1
ri A ri B riC ri D ai bi ci di
组分 进料流率/(mol / s) 反应速率/(mol / s)
出料流率/(mol / s)
A B C D I 合计
FA0 FB0 B FA0 FC 0 C FA0 FD0 D FA0 FI 0 I FA0
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26
C(t)
脉冲注入法
E(t) C (t )dt
0
E(t)：停留时间分布 密度函数
阶跃注入法 F (t ) Cout (t ) C0
F(t)：停留时间累 计分布函数
t
F(t) 0 E(t)dt
t
F (t) 0 E(t)dt
tm
tE(t )dt
0
2
0
t
2
E(t
– 外扩散
• 外扩散控制特点，判断与判据
– 内扩散
• 内扩散控制特点，判断与判据
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8
E1 1
k
k1(T1 )exp[ R
( T1
T
)]
KC
K
C
2
(T2
)
e
xp[
H
0 RX
R
1 ( T2
1 )] T
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9
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10
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11
以转化率改写设计方程
YD
rD rA
dC D dCA
CD
Y dC CA0
CA D
A
CA0 CA
rD rA
dC A
Y~D
CD CA0 CA
1 C A0 CA
Y dC C A0
CA
D
A
YD
~
C
的
A
关
系
（即rD
~
rA的关系）决定了D的收率
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15
PFR(BR) : CD
Y dC C A0
(rA )out
out dX
V FA0 in rA
m FA0
out dX in rA’
12
1 -rA
t CA0
BR
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1 -rA X
V FA0
CSTR
1 -rA X
PFR
V FA 0
X
13
单一反应、复合反应化学计量学表的建立
rA rB rC rD
a b cd
FT 0
(FA0 X )
b a
(FA0
X
)
c a (FA0 X )
d a (FA0 X )
0
FA FA0 (1 X)
FB
FA0 (B
b a
X)
FC
FA0 (C
c a
X)
FD
FA0 ( D
d a
X)
FI FI 0
FT
FT 0
(d a
c a
b a
1)FA0X
FT FT 0 FA0X
气相：v
热容的情形
Q
Ws
[H
0 RX
(TR
)
Cˆ
p
(T
TR
)]FA0
X
FA0 n iC~ pi (T Ti0 ) i 1
再简化：没有功, 绝热操作
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n iC~ pi (T Ti 0 )
X
i 1
[H
0 RX
(TR
)
Cˆ
p
(T
TR )]
17
稳态能量衡算方程
CSTR
UA(Ta FA0
RSa
pc
De[(C As 0) / R]
表面反应速率 扩散速率
催化剂颗粒的实际反应速率
催化剂内部和外表面浓度、温度相等时的反应速率
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24
催化剂颗粒的实际反应速率 催化剂内部和主体浓度、温度相等时的反应速率
CWP
2 1`
实际反应速率
C
下
As
反
应
速
率
C
下反应速
As
扩散速率
)dt
tm2
X 0 X (t )E(t )dt
2020/5/26
27
多釜串联模型
2
1 n
2 2 n
N
1时
，
2
1.0
全混流
及N
时
，
2
0.0
平推流
根 据 釜 数n， 利 用CSTR 设 计 方 程
计算反应器出口转化率
返混扩散模型
Pe UL ~ Pelect数 Da
物理意义：Pe
对流传质速率 扩散传质速率
CA
D
A
C A0 CA
rD rA
dC A
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CSTR : CD
YD (C A0
CA)
rD rA
(C A0
CA)
16
原有能量衡算方 程简化到稳态
n
Q Ws FA0
i 1
T
Ti 0 iC pidT
[H
0 RX
(TR
)
T
TR C pdT ]FA0 X 0
再用于恒定摩尔 热容或平均摩尔
Tr
Tc
RTr2 E
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21
• 催化反应的七个步骤 • 控制步骤：动力学控制、扩散控制 • 控制步骤的方法推导本征动力学方程
• 拟稳态假设推导动力学方程 • 生化反应动力学
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22
WA J A BA WA J A yA(WA WB )
BA yA Wi J A cDAByA
N A N A0(1 X )
FA FA0(1 X )
反应器 间歇反应器
CSTR PFR PBR
2020/5/26
微分形式
dX N A0 dt rAV
dX FA0 dV rA
FA0
dX dm
rA‘
代数形式
积分形式
X dX
t N A0 0 rAV
t
X dX
V FA0( Xout Xin ) 0 V (t)dt N A0 0 rA
考试与答疑
• 考试时间：？月？日(周？)？午？:？~？:？ • 考试地点：？ • 考试形式：允许带一本反应工程教材