华东理工大学化学反应工程本
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华东理工大学化学反应工程原理习题
x Ae k1 0.667 K 2.003 k2 1 x Ae 1 0.667
( rA ) 0.0577c A 0.0288(c A0 c A )
*例3-8（p27）《化学反应工程原理——例题与习题》
P ，已知 (H ) 130959 J / mol 。已知210oC 3-21 可逆反应 A
cB 0 / c A0 1和5时，转化率分别为0.5，0.9，0.99时所需的反
应时间，并对计算结果进行讨论。
2 rA kcAcB kcA0 (1 xA )(cB0 cA0 xA ) kcA 0 (1 xA )(
cB0 cB0 2 xA ) kcA (1 x )( x ) ( 令 ) 0 A A cA0 cA0
xA 0
当 5时txA 0.5 0.78h, txA 0.9 2.78h , txA 0.99 5.81h
当C B0 /C A0 =β 越大，达到相同转化率所需的时间越短； 当C B0 /C A0 不变时，随x A 的增大，所需t 增大，且 x A 越高，t 增加越快
In
0.65(0.7 0.35) k1 ,同理 K 求k2 0.35(0.7 0.65)
k2 E 1 1 ( ) E 65.94kJ / mol k1 R T1 T2
3-12 在间歇釜式反应器中进行液相反应 A B P ，测得二级
61.5 102 L / (mol h) , c A0 0.307 mol / L ，计算当 反应速率常数：
k 0.5 L / (mol min)
3-8 在间歇反应器中进行二级反应 A P ，反应速率为
(-rA )=0.01c 2 A mol / s
( rA ) 0.0577c A 0.0288(c A0 c A )
*例3-8（p27）《化学反应工程原理——例题与习题》
P ，已知 (H ) 130959 J / mol 。已知210oC 3-21 可逆反应 A
cB 0 / c A0 1和5时，转化率分别为0.5，0.9，0.99时所需的反
应时间，并对计算结果进行讨论。
2 rA kcAcB kcA0 (1 xA )(cB0 cA0 xA ) kcA 0 (1 xA )(
cB0 cB0 2 xA ) kcA (1 x )( x ) ( 令 ) 0 A A cA0 cA0
xA 0
当 5时txA 0.5 0.78h, txA 0.9 2.78h , txA 0.99 5.81h
当C B0 /C A0 =β 越大，达到相同转化率所需的时间越短； 当C B0 /C A0 不变时，随x A 的增大，所需t 增大，且 x A 越高，t 增加越快
In
0.65(0.7 0.35) k1 ,同理 K 求k2 0.35(0.7 0.65)
k2 E 1 1 ( ) E 65.94kJ / mol k1 R T1 T2
3-12 在间歇釜式反应器中进行液相反应 A B P ，测得二级
61.5 102 L / (mol h) , c A0 0.307 mol / L ，计算当 反应速率常数：
k 0.5 L / (mol min)
3-8 在间歇反应器中进行二级反应 A P ，反应速率为
(-rA )=0.01c 2 A mol / s
化学反应工程
维普资讯
１８ ９
Ｃｈｎ ｓ ｃｅ ｃ ｓｒｃｓ（ ｉｅ ｅＥ ｉｏ ） ｉｅ ｅＳ ｉｎ ｅ Ａｂ ｔ ｔ Ｃｈｎ ｓ ｄｔ ｎ ａ ｉ
００ １４ ８４４２
２ ０ ｏ． ４ Ｎｏ ４ ０ ８Ｖ １１ ， ．
５ Ｏ・ ３ ４ ２
使生姜块茎的细 胞壁破碎 ， 减少过程的传质阻力．通过 Ｌ ８３） １（ 正交试验得 出其最优 的工艺条件为：破碎压力 ２ ．ＭＰ ，恒压 ００ ａ 时间 ３ ｉ，降压速率为 ｌ．ＭＰ ／ｎｎ ０ｍ ｎ ０ ａｒｊ，萃取压力 ｌ．ＭＰ ， ０ ６０ ａ 萃取温度 ４ ℃．在 Ｃ ２ ５ Ｏ 流量为 ２ ． ／ ０ ０ｍ ｈ时， 萃取 ６ ｉ ０ｍ ｎ可完 成操 作．与索 氏（ 溶剂） 提取法相 比，其收率很高（ ３６ ％） 约 ． ２ ；与 超 临 界 Ｃ 萃 取 法 相 比，该 方 法 的 萃取 温 度 、萃取 压力 和 操 作 Ｏ２ 时间有较大降低，产 品收率提高 １ ２ ；据此设计的 １０Ｌ中 ． 倍 ３ ５ 试 装 置 ，经 过 ４０ ０ｈ的试 运 行证 明 ，该 装 置 用 于 萃取 姜 油 可 完 全满 足 工 艺 要 求 ． 图 ｌ ３参 ｌ 表 ｌ 关键 词： 临界 Ｃ ２ 超 Ｏ 萃取；破碎细胞壁 ；生姜精油 ； 工艺条件 ； 中试 装置
５ （０ ． ２ ４ ～ ２ ５ ８１） 一 ５８ ５３
农作物秸秆是 自然界中数量极 大的可再生资源 ，本研究以农作 物秸秆为反应原料 ，采用无污染蒸汽爆破技术活化预 处理 ，然 实验结果表明：秸秆汽爆后明显增加 了反应活性， 制备醋酸纤维素 的适宜条件是 １３Ｃ，２ｈ ２ ￣ ，催化剂用量为 ７ ％： 汽 爆 秸 秆 中性 洗 涤 剂 处 理 后 的 乙酰 化 结 果 效 果 最好 ；不 同 汽 爆 秸秆 中小麦秸 秆乙酰化效果最佳 ：优化实验条件下，秸秆醋酸 纤维素聚合度均在 １０以上，取代度 ２８ ２ ． ０以上 ； 并且用红外图 谱 、 ＭＲ进行 了表 征．与 目前工业上采用 ． Ｈ Ｎ 纤维素含量 较高 的高级浆 为反应原料相 比，不仅原料和 预处理成本大大降 低，而且工艺流程简单．图 ９表 ２参 ｌ ９ 关键词：秸秆 ：醋酸纤维素；蒸汽爆破 ；乙酰化
１８ ９
Ｃｈｎ ｓ ｃｅ ｃ ｓｒｃｓ（ ｉｅ ｅＥ ｉｏ ） ｉｅ ｅＳ ｉｎ ｅ Ａｂ ｔ ｔ Ｃｈｎ ｓ ｄｔ ｎ ａ ｉ
００ １４ ８４４２
２ ０ ｏ． ４ Ｎｏ ４ ０ ８Ｖ １１ ， ．
５ Ｏ・ ３ ４ ２
使生姜块茎的细 胞壁破碎 ， 减少过程的传质阻力．通过 Ｌ ８３） １（ 正交试验得 出其最优 的工艺条件为：破碎压力 ２ ．ＭＰ ，恒压 ００ ａ 时间 ３ ｉ，降压速率为 ｌ．ＭＰ ／ｎｎ ０ｍ ｎ ０ ａｒｊ，萃取压力 ｌ．ＭＰ ， ０ ６０ ａ 萃取温度 ４ ℃．在 Ｃ ２ ５ Ｏ 流量为 ２ ． ／ ０ ０ｍ ｈ时， 萃取 ６ ｉ ０ｍ ｎ可完 成操 作．与索 氏（ 溶剂） 提取法相 比，其收率很高（ ３６ ％） 约 ． ２ ；与 超 临 界 Ｃ 萃 取 法 相 比，该 方 法 的 萃取 温 度 、萃取 压力 和 操 作 Ｏ２ 时间有较大降低，产 品收率提高 １ ２ ；据此设计的 １０Ｌ中 ． 倍 ３ ５ 试 装 置 ，经 过 ４０ ０ｈ的试 运 行证 明 ，该 装 置 用 于 萃取 姜 油 可 完 全满 足 工 艺 要 求 ． 图 ｌ ３参 ｌ 表 ｌ 关键 词： 临界 Ｃ ２ 超 Ｏ 萃取；破碎细胞壁 ；生姜精油 ； 工艺条件 ； 中试 装置
５ （０ ． ２ ４ ～ ２ ５ ８１） 一 ５８ ５３
农作物秸秆是 自然界中数量极 大的可再生资源 ，本研究以农作 物秸秆为反应原料 ，采用无污染蒸汽爆破技术活化预 处理 ，然 实验结果表明：秸秆汽爆后明显增加 了反应活性， 制备醋酸纤维素 的适宜条件是 １３Ｃ，２ｈ ２ ￣ ，催化剂用量为 ７ ％： 汽 爆 秸 秆 中性 洗 涤 剂 处 理 后 的 乙酰 化 结 果 效 果 最好 ；不 同 汽 爆 秸秆 中小麦秸 秆乙酰化效果最佳 ：优化实验条件下，秸秆醋酸 纤维素聚合度均在 １０以上，取代度 ２８ ２ ． ０以上 ； 并且用红外图 谱 、 ＭＲ进行 了表 征．与 目前工业上采用 ． Ｈ Ｎ 纤维素含量 较高 的高级浆 为反应原料相 比，不仅原料和 预处理成本大大降 低，而且工艺流程简单．图 ９表 ２参 ｌ ９ 关键词：秸秆 ：醋酸纤维素；蒸汽爆破 ；乙酰化
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的反应器体积最小。
参考答案:平推流2.工业反应过程优化的决策变量包括参考答案:操作方式_工艺条件_结构变量3.均相反应应该满足下述哪2个条件？参考答案:反应体系互溶_预混合过程很快4.对串联反应而言，存在一个最优反应温度使反应产物收率最大。
参考答案:错误5.化学反应工程的研究方法是经验放大方法参考答案:错误6.连续流动釜式反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器进口物料的浓度和温度。
参考答案:错误7.理想间歇反应器中搅拌越激烈，混合越均匀，则反应速率越快。
参考答案:错误8.化学反应的前提是参与反应的所有物料达到分子尺度上的均匀，成为均一的气相或液相。
参考答案:错误9.产生返混的原因是参考答案:不均匀的速度分布_空间上的反向流动10.限制返混的措施包括参考答案:横向分割_纵向分割11.化学反应工程的研究对象是以化学实验室中进行的化学反应过程。
参考答案:错误12.化学反应工程优化的技术指标是参考答案:反应选择率_能耗_反应速率13.活化能E与反应的热效应相关，活化能大的反应其反应热也大。
参考答案:错误14.零级反应的重要特征是反应时间由残余浓度决定，与初始浓度关系不大。
参考答案:错误15.可逆放热反应的最优温度随转化率xA变大而增大。
参考答案:错误16.限制返混的措施是分割，主要是横向分割。
参考答案:正确17.理想管式反应器的径向具有严格均匀的速度分布，也就是在径向不存在浓度变化，所以反应速率随空间位置的变化将只限于轴向。
参考答案:正确18.对自催化反应A+P®P+S而言，必定存在最优反应时间使反应的转化率最大。
参考答案:错误19.小于1级的简单不可逆反应，反应转化率可以在有限时间里达到100%。
参考答案:正确20.空速1000（1/h)表示每小时能够处理的进口物料体积为反应器体积的1000倍。
华东理工大学专业介绍化学工程
华东理工大学专业介绍:化学工程►学科介绍化学工程是一级学科，是国家重点学科，上海市重中之重学科，是国内最早成立的。
建有化学工程联合国家重点实验室。
本学科基础与应用并重，包括基础理论、基本方法和基本实验技术，产品研制、工艺开发、过程设计、系统模拟与优化和操作控制等，对资源的深度加工和精细加工、资源的清洁转化和高效利用、对高碳资源的低碳利用、对资源和能源的洁净与优化利用尤为关键，对支撑新材料等新兴技术领域并使之工业化有显著的作用。
►培养目标本学科致力于培养德、智、体全面发展，适应以化学工业为代表的各类过程工业中有关化学、物理过程规律的应用技术学科发展、现代化工经济建设和国际高级化工人才需求，具有高度社会责任感和良好道德修养、学术品德，掌握本学科基础理论和系统的专门知识，具备较强的创新精神和团队合作精神以及较宽的国际视野，身心健康，能在现代化工等行业或相关领域中从事科研开发、教育、管理等工作的高层次人才。
►学制和学习年限硕士生的学制为3年，其中课程学习1年，论文研究2年；学习年限不超过5年，课程学习学分有效期自研究生入学开始为5年。
►研究方向1.化学反应工程2.传质与分离工程3.油气加工与石油化工4.化工过程与高效装备5.化工系统工程6.材料化学工程7.资源与能源化学工程►课程设置和学习1.本学科硕士生应完成不少于36学分的课程学习，一般在入学后的前3个学习单元内完成。
2.根据资源共享和学科交叉的原则，硕士生可选修其他高校具有优势、符合本学科培养要求的课程。
经导师和学院核准后，学校承认校外学分。
硕士生可选修数学或其他同类学科的专业核心课与专业选修课作为本学科的专业选修课，学分认可。
3.研究生课程学习实行学分制，政治和外语课程不及格的研究生，可在学制内参加重考。
数学和专业核心课程不及格的研究生，可在学制内参加重考或重修相同性质的课程；参加重考或重修的研究生必须经选课后取得考试资格，重考与他届研究生同卷同堂进行，不再另行安排。
华东理工大学反应工程阶段辅导(3)
r
' P
rP
当 1, 2 1 忽略 3 严重 当 5 , 2
⑶表观动力学法
在本征动力学已知时，比较
Eob E nob n
⑷计算准数 22
R 2 n kCb n kC b 2 rP2 DeCb
R 2 r DeCb
2 2 P
R, Cb 可测
解：
A B P
C p 1.0kJ / kg K ,
0.5kg / m3 , H 125.4kJ / mol
P 0.1MPa , T 325 C 下 ，有：
P y A0 0.1 106 8% C A0 1.61 mol m3 RT 8.314 (273.15 325) (H )c A0 125.4 1.61 Tad 403.8 K cP 0.5 1 T Tad x A 403.8 0.8 323.0 K
Cb 2 Cb 2
C Af
⑷内扩散过程对反应结果的影响 反应场所 简单 自催化 可逆 平行 串连
内扩散 外扩散
C A,b C A,es C A,is C p ,b C p ,es C p ,is
反应结果
工程因素
化学因素
工程分析方法
Ces es f ( Da, n) Da Cb Cb
C A0
2.
1, Da f (Z )
n=1，
k n 1 Da Cb kg a
Z
Cb
Da 与 Cb 无关，与Z无关
n>1,
n<1,
Cb Da 1 Cb Da 1
催化反应工程华东理工大学 第一二次课.ppt
３．移热问题 ４．反应速率与活性温度
催化反应工程
流态化技术
１．气体分布２．颗粒的流动特性３．特征流速 ４．床层的膨胀与压降５．气泡行为６．乳相行为 ７流化床的热、质传递８．颗粒夹带与分离９．数学模型
催化反应工程
教材
1. 朱炳辰，翁惠新，朱子彬编著. 催化反应工程，北京：中国 石化出版社，2001
２．加氢裂化反应器
３．催化重整反应器
催化反应工程
催化反应工程
三．基本有机化工中的催化反应器
平行 连串 平行连串反应系统
温度
反应器进口气体组成，操作压力，操作温度， 产量
１．深度氧化的副反应，活化能大于主反应，反应热大于主反应的；
降低温度有利，若温度高，副反应加剧，飞温，可能烧坏
催化剂，反应器
２．平衡常数与温度的关系 若在某一温度下，平衡常数小，可提高操作压力
参考书目
1. 朱开红，袁渭康编著. 化学反应工程分析，北京：高等教育 出版社，2002
2．G F Froment, K B Bischoff. Chemical Reactor Analysis and Design 2nd ed. New York: Wkley&Sons, 1990
催化反应工程
kt
1 CA
1 C A0
1 C A0
1
x
x
、C
A
C A0 1 C A0kt
x C A0kt 1 C A0kt
Batch
kt
n0
CA
kt
n 1
CA
kt
n2
CA
PFR
k p
CAf
k p
化学反应工程 绪论介绍
研究宏观反应过程的动力学称为宏观动力学。 本征（微观）动力学，即化学动力学，是在理想
条件下研究化学反应进行的机理和反应物系组成、 温度、压力等参数，不包括传递过程及反应器结 构等参数对反应速率的影响。 区别：在于是否考虑反应器结构和操作条件。
19
高 低 并 列 的 提 升 管 装 置
20
11
第三阶段：现代化学工业（二战前后）
在以石油和天然气为主要原料的化学工业 中，各种催化反应被广泛应用，这就要求在反应 技术和反应器设计方面作出重大努力。尤其是在 生产规模日益大型化趋势的影响下，促使化学工 程学科形成了一次理论综合：即从动量传递、热 量传递、质量传递的角度深入研究化工生产的物 理变化过程，以及从“化学反应工程”的角度来 研究化工生产的化学变化过程。从而使化学工程 学科上升为一门具有完整理论体系的全面学科。
7
绪论
一、化学反应工程的学科历史 二、化学反应工程的研究对象及内容 三、化学反应工程的研究方法 四、化学反应工程的学习目的 五、化学反应工程与其他学科的关系
8
一、化学反应工程的学科历史
第一阶段：古代的化学生产（17世纪以前） 这一时期经历了实用化学、炼丹和炼金、医
药化学和冶金化学等时期。早期化学知识来源于 人类的生产和生活实践。同时在人类对自然界万 物的本原构成的探索中，诞生了古代朴素的元素 观。古代化学具有实用和经验的特点，尚未形成 理论体系、是化学的萌芽时期；另一方面，尚未 形成有规模的化学加工实践。
学习本门课程，学生应牢固地掌握化 学反应工程中最基本的原理和计算方法， 运用科学思维方法，增强提出问题、分析 问题和解决问题的能力。课程教学将突出 阐述反应工程理论思维方法，重点讨论气 固相催化反应本征动力学、宏观动力学及 反应器中的混合及对反应的影响，并以开 发实例进行分析，培养学生应用反应工程 方法论解决实际问题的能力。
条件下研究化学反应进行的机理和反应物系组成、 温度、压力等参数，不包括传递过程及反应器结 构等参数对反应速率的影响。 区别：在于是否考虑反应器结构和操作条件。
19
高 低 并 列 的 提 升 管 装 置
20
11
第三阶段：现代化学工业（二战前后）
在以石油和天然气为主要原料的化学工业 中，各种催化反应被广泛应用，这就要求在反应 技术和反应器设计方面作出重大努力。尤其是在 生产规模日益大型化趋势的影响下，促使化学工 程学科形成了一次理论综合：即从动量传递、热 量传递、质量传递的角度深入研究化工生产的物 理变化过程，以及从“化学反应工程”的角度来 研究化工生产的化学变化过程。从而使化学工程 学科上升为一门具有完整理论体系的全面学科。
7
绪论
一、化学反应工程的学科历史 二、化学反应工程的研究对象及内容 三、化学反应工程的研究方法 四、化学反应工程的学习目的 五、化学反应工程与其他学科的关系
8
一、化学反应工程的学科历史
第一阶段：古代的化学生产（17世纪以前） 这一时期经历了实用化学、炼丹和炼金、医
药化学和冶金化学等时期。早期化学知识来源于 人类的生产和生活实践。同时在人类对自然界万 物的本原构成的探索中，诞生了古代朴素的元素 观。古代化学具有实用和经验的特点，尚未形成 理论体系、是化学的萌芽时期；另一方面，尚未 形成有规模的化学加工实践。
学习本门课程，学生应牢固地掌握化 学反应工程中最基本的原理和计算方法， 运用科学思维方法，增强提出问题、分析 问题和解决问题的能力。课程教学将突出 阐述反应工程理论思维方法，重点讨论气 固相催化反应本征动力学、宏观动力学及 反应器中的混合及对反应的影响，并以开 发实例进行分析，培养学生应用反应工程 方法论解决实际问题的能力。
化学反应工程1
第3页 共 8 页
作者： 傅杨武
重庆三峡学院化学工程系
《化学反应工程》 教案
第一章 绪 论
［板
书］
r 定义 →
式中：V 为体积； ξ ：反应进度
1 dξ V dt
（1.1）
［说
明］
对非均相反应，其反应速率的定义是有差异的，如气-固催化反应。 ［举 例］ 例 1.1 对如下反应： aA + bB → cR ，其反应进度可写成如下形式：
教学难点
无
教学方法
讲授法
学时分配
2 学时
教学过程
作者： 傅杨武
重庆三峡学院化学工程系
第1页 共 8 页
《化学反应工程》 教案
第一章 绪 论
［引
言］
*预修课程 《化工原理》 、 《物理化学》 、 《高等数学》 、 《概率论》
［板
书］
*参考文献 朱炳辰， 《化学反应工程》 ，化学工业出版社，1993。 张濂、许志美、袁向前等， 《化学反应工程原理》 ，华东理工大学出版社 *本学科的内容安排（参见本书目） 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 均相反应动力学基础 理想反应器 非理想流动 非均相反应动力学 固定床反应器 流化床反应器 其它多相反应器
［板 ［分
书］ 析］
① 反应速率 a. 概念：反应系统中某一物质在单位时间、单位反应区内的反应量。 均相反应： “单位反应区”常指“单位反应体积” ；非均相反应：如气固催化反应， “单位反应区”常指“单位催化剂质量” 。因此，对不同的反 应类型，反应速率的量纲是不一样的。 对一定大小的反应设备和物料处理量，反应速率的大小实际上反映了 反应物料的转化程度。对均相反应：
作者： 傅杨武
重庆三峡学院化学工程系
《化学反应工程》 教案
第一章 绪 论
［板
书］
r 定义 →
式中：V 为体积； ξ ：反应进度
1 dξ V dt
（1.1）
［说
明］
对非均相反应，其反应速率的定义是有差异的，如气-固催化反应。 ［举 例］ 例 1.1 对如下反应： aA + bB → cR ，其反应进度可写成如下形式：
教学难点
无
教学方法
讲授法
学时分配
2 学时
教学过程
作者： 傅杨武
重庆三峡学院化学工程系
第1页 共 8 页
《化学反应工程》 教案
第一章 绪 论
［引
言］
*预修课程 《化工原理》 、 《物理化学》 、 《高等数学》 、 《概率论》
［板
书］
*参考文献 朱炳辰， 《化学反应工程》 ，化学工业出版社，1993。 张濂、许志美、袁向前等， 《化学反应工程原理》 ，华东理工大学出版社 *本学科的内容安排（参见本书目） 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 均相反应动力学基础 理想反应器 非理想流动 非均相反应动力学 固定床反应器 流化床反应器 其它多相反应器
［板 ［分
书］ 析］
① 反应速率 a. 概念：反应系统中某一物质在单位时间、单位反应区内的反应量。 均相反应： “单位反应区”常指“单位反应体积” ；非均相反应：如气固催化反应， “单位反应区”常指“单位催化剂质量” 。因此，对不同的反 应类型，反应速率的量纲是不一样的。 对一定大小的反应设备和物料处理量，反应速率的大小实际上反映了 反应物料的转化程度。对均相反应：
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在CSTR中，k m
cA0
=x Af
=0.5
在PFR中，x A
=
k p
cA0
=0.5
又：若在
CSTR
中，反应器增大到
10
倍，
' m
10 m
则
x
' Af
k
' m
cA0
10 k m
cA0
5 ，因为转化率不可能大于 1，所以xA' f
1
⑷ n=1 级，同理可求得（过程略）
PFR 中 xAf 0.632 CSTR增大10倍， xA' f 0.909
CA CAf CP CPf (rA ) (rA ) f T Tf
CSTR的基本运算
基本方程（等温等容） 进入 = 流出 + 反应掉 + 积累
v0CA0 v0CAf (rA )V
空时
m
V v0
CA0 CAf (rA ) f
CA0 xAf (rA ) f
xA
1
C A 1 k
C A0
C A0
CSTR
k xA 或 1 xA
CA 1 C A0 1 k
C A0k
xA (1 xA
)2
或
C A 1 4C A0k 1
C A0
2C A0 kkCA0 Nhomakorabea
xA
1
C A 1 k
C A0
C A0
需记忆积分结果 由基本方程导出
C Pf
C A0
C Pf
C Af
C Af
存在分布
低浓度，低反应速率
若 n=1， xA=0.99， r/r0=1/100 n=2， xA=0.99， r/r0=1/10000
⑸混合与返混 间歇—同样经历（相同性质、相同浓度）的物料之间的混合 连续—不同经历（不同性质、不同浓度）的物料之间的混合
是不同时刻进入反应器的物料之间的混合，称为返混
• 管式循环反应器特征： 循环反应器形式上是一个管式反应器，只是把反应器 出口流中一部分循环返回到反应器的进口。表征循环
反应器特性的一个重要参数是循环比R，它是表示循
环物料的流量与离开反应系统的流量之比：
循环比 R vR v0
•循环反应器计算
对小系统，是PFR：
' V
CAf dCA
(1 R)v0
CA1 (rA )
C A1
CA0 RCAf 1 R
对大系统： V
(1 R)
dC C A f
A
v0
CA1 (rA )
(1 R)
CAf CA0 RCAf
1 R
dCA (rA )
所以： (1 R) '
返混的分析讨论
返混—重要的工程因素
2
改为 PFR 时，反应条件不变，则 cA0k 2
cA0k
xA 1 xA
可得：xA 0.667
（2）CSTR中：xAf 0.5 VR 10 VR即 =10
cA0k
xAf (1 xAf )2
20
xAf 0.8
（3）若 n=0 级：CSTR 中xAf 0.5 ，PFR 中xAf 0.5
dx xAf
A
xA0 (rA )
CSTR
1
(rA )
P
C A0
m
CA0 xAf (rA ) f
m
C A0
0
xAf
xA
0
xAf
xA
m P Vm VP
m 比较 P
1 (rA )
xA
n =0 n=1
n=2
0.9
1
4
10
0.99
1
22 100
1
n=2
(rA )
P
⑹返混对反应结果的影响
返混改变了理想反应器中的浓度分布→集中参数
图解法
1:
rA
cA
PFR
p
CAf CA0
dCA (rA )
1 (rA )
P
CSTR
1 (rA )
m
CA0 CAf (rA ) f
m
C Af
CA0 CA
C Af
CA0 CA
m P Vm VP
1 rA
:
xA
PFR
1 (rA )
p CA0
PFR中
P
VR v0
CA0
xAf 0
dxA (rA )
集中参数—代数式 分布参数—取微元积分
反应器型式 反应级数
一级
二级
零级
PFR
k ln 1 或 1 xA
C A e k C A0
C
A0 k
1
xA xA
或
CA 1 C A0 1 C A0 k
k
CA0
⑴返混是连续化过程的伴生结果
Batch Reactor
CSTR
⑵返混与反应器型式无关，与操作方式有关。
间歇反应釜
连续CSTR
管式PFR 理想，无返混
循环管式反应器 存在返混
⑶返混的起因 a. 空间上的反向流动（狭义）
如搅拌造成的主体流动、对流、分子扩散、涡流扩散等； b. 不均匀的速度分布（广义） 如管内层流流动时的抛物线速度分布（湍流流动速度分
《化学反应工程》阶段辅导 （2）
连续流动釜式反应器(CSTR)
CSTR 特点 连续流动釜式反应器的特点，可归结为： (1) 反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应 器出口物料的浓度和温度。 (2) 物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同 停留时间物料的混合，即返混程度最大。 (3)反应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时 间变化，从而不存在时间这个自变量。
布比层流均匀，但仍有不均匀性）、反应器中的死区、沟 流、短路都会造成严重的速度分布不均匀。
狭义返混专指前者，广义返混则包括后者。 两者的共同点是都会造成停留时间不同的物料之间的 混合。
⑷返混的结果 a.反应物浓度降低，产物浓度升高—浓度均匀化 b.造成反应器内停留时间分布（下一章）
CA
CA
C A0
为多大？ ⑶若反应为零级时，求（1），（2）的计算结果。 ⑷若反应为 1 级时，重复（1）（2）的计算要求。
解：VR 的反应器中进行液相等温A P
反应，且
rA
kc
2 A
（1）CSTR中：xAf 0.5
cA0k
xAf (1 xAf
)2
cA0k
0.5 (1 0.5)2
n=1
CA0
0
xAf 1
xAf 2
xA
xA越大，相差越大
0
xAf
xA
n越大，相差越大
[例]在体积为VR 的反应器中进行液相等温反应A P ，已知反应速率
为 rA kcA2 ，求：
⑴当在 CSTR 中的 xAf 0.50 时，若将此反应器改为同体积的 PFR， 反应条件不变，则 xAf 为多大？ ⑵当在 CSTR 中的 xAf 0.50 时，若将此反应器增大到 10 倍，则xAf 又