非理想流動(dòng)模型講訴

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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),Company Logo,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,Company Logo,7-,非理想流動(dòng)模型,第一頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,第二頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,4.,流速分布不均,層 流,5.,擴(kuò)散,分子擴(kuò)散,軸向擴(kuò)散,第三頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Co

2、mpany Logo,二、非理想流動(dòng)模型,流體元,流體流動(dòng)的最小單元,流體元,分子,分散流體,微觀混合,分子集合體,凝集流體,（分子團(tuán)）,宏觀混合,（一）凝集流模型,第四頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,模型要點(diǎn)：,1.,反應(yīng)器內(nèi)物料,2.,流體元,由一定量的分子組成,3.,各流體元,以流體元形式存在,彼此間無物質(zhì)交換,各自通過反應(yīng)器,4.,各流體微元,小,BR,(,t,不同,),出口流體物料,t,不同的物料組成,參數(shù)（出口）,平均值,第五頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,離散型：,注：,x,A,t,的關(guān)系以間歇反應(yīng)器表示,第六頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,第

3、七頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,解,(1),凝集流模型,BR,中：,第八頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,第九頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,即：,第十頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,(2),活塞流,恒容：,t,=,可見：非理想流動(dòng)反應(yīng)器,x,A,第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,階躍法，得：,第一釜,第二釜,s,單釜空時(shí),第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,又：,附：,通解：,一階線性微分方程,第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。

4、,Company Logo,初值條件：,第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,則,第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,即,且,第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,總空時(shí)：,2.,E,(,t,),、,E,(,),第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,3.,t,第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,4.,2,第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,說明：,(1),N,=1,，,2,=1,，,CSTR,模型,N,，,2,0,，,PFR,模型,N,為任何正數(shù),，,2,=0 1

5、,(2),N,為模型參數(shù),整數(shù)或小數(shù),第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,5.,轉(zhuǎn)化率,測(cè)反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間分布,例,7-16,中：,6.,模型應(yīng)用,E,(,t,),t,2,2,N,x,A,2,=0.211,=4.74,x,A,=0.9599,第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,（三）軸向擴(kuò)散模型,1.,適用對(duì)象,偏離活塞流較小的非理想流動(dòng),湍流流動(dòng),固定床反應(yīng)器,管式反應(yīng)器,塔式反應(yīng)器,2.,思路,主流為活塞流,疊加,逆向擴(kuò)散,非理想流 動(dòng),描述,（,Dispersed plug-flow model,）,第二

6、十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,3.,模型假設(shè),流體以恒定速度,u,流過系統(tǒng),流體在徑向上濃度分布均一,（混合達(dá)到最大）,擴(kuò)散僅發(fā)生在軸向上,（流動(dòng)方向上）,第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,式中：,N,A,單位面積、單位時(shí)間內(nèi)的擴(kuò)散量,D,l,軸向擴(kuò)散系數(shù)，,m,2,s,-1,(dispersion coefficient),擴(kuò)散的量可用費(fèi)克定律描述,第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,4.,模型方程,A,T,管截面積,A,T,d,l,微元體積,對(duì),A,作物料衡算：,mols,-1,輸入量,主流體,逆向擴(kuò)散,輸出量,主流體,逆向擴(kuò)散,主,逆,

7、第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,反應(yīng)消耗量,累積量,模型方程,(A),=,第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,當(dāng)無反應(yīng)：,軸向擴(kuò)散模型方程,(B),擴(kuò)散,濃度變化,對(duì)流（主流體）,濃度變化,濃度隨時(shí)間變化,反映：,c,A,l,c,A,t,表示返混程度大小,第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,當(dāng),D,a,=0,時(shí)，,活塞流模型,軸向擴(kuò)散模型,活塞流,擴(kuò) 散,疊 加,方程,(B),無因次化：,整理后得：,L,r,特征尺寸,固定床,（顆粒直徑）,（反應(yīng)管,管徑）,L,r,=d,p,L,r,=d,t,第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,

8、令：,彼克列數(shù),Pe,意義：,對(duì)流傳遞速率,擴(kuò)散傳遞速率,=,對(duì)流傳遞速率,擴(kuò)散傳遞速率,Pe,活塞流,對(duì)流傳遞速率,擴(kuò)散傳遞速率,Pe,0,全混流,第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,5.,求非理想流動(dòng)反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率,定常操作：,一級(jí)反應(yīng)：,則：,代入邊界條件得：,二階線性微分方程,第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,式中：,則,第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,不同情況下的,Pe,值,返混程度很小,0.01,返混程度較大,閉式邊界：,第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,用模型求解,x,A,過程為,a.,測(cè)停留時(shí)間分布,c.

9、,求,Pe,d.,求,x,A,E,(,),、,F,(,),b.,t,2,2,第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,例,7-17,根據(jù)例題,7-16,條件，反應(yīng)若在閉式反應(yīng)器中進(jìn)行。試分別用全混流模型、活塞流模型、軸向擴(kuò)散模型求反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率。,已知：,(-,r,A,)=0.307,c,A,molL,-1,min,-1,t,=15 min,2,=0.211,第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,解：,(1)CSTR,第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,(2)PFR,第四十頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,(3),擴(kuò)散模型,試差得：,第四十一

10、頁(yè)，共四十五頁(yè)。,Company Logo,結(jié)果比較：,x,A,反應(yīng)器,0.966,0.9599,0.9529,0.822,0.99,擴(kuò) 散,多 級(jí),凝集流,CSTR,PFR,e,第四十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。,人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，,明辨是非的能力。,所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，,古人說“書中自有黃金屋。,”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，,培養(yǎng)邏輯思維能力；,通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，,培養(yǎng)文學(xué)情趣；,通過閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。,有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，,給我們巨大的精神力量，,鼓舞我們前進(jìn),。,第四十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。,第四十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。,內(nèi)容總結(jié),。(2)活塞流。恒容：t=。4.2。(2)N為模型參數(shù)。（Dispersed plug-flow model）。流體以恒定速度 u 流過系統(tǒng)。Dl 軸向擴(kuò)散系數(shù)，m2s-1。軸向擴(kuò)散模型。方程(B)無因次化：。彼克列數(shù)。返混程度較大。例7-17 根據(jù)例題7-16條件，反應(yīng)若在閉式反應(yīng)器中進(jìn)行。(3)擴(kuò)散模型。鼓舞我們前進(jìn),第四十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。,