版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、反應(yīng)工程期中復(fù)習(xí),2013.04.08,清華大學(xué)綠色反應(yīng)工程與工藝北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Fluidization Laboratory Of Tsinghua University ( FLOTU),期中考試,內(nèi)容 — 理想流動:第一章至第六章,第八章題型&題量 — 計(jì)算題(40~60’), — 填空題,判斷題(基本概念為主)時(shí)間 — 4月11日上午第一大節(jié) — 90分
2、鐘,目錄,各章主要內(nèi)容解題一般思路例題與作業(yè)中問題,概述,化學(xué)反應(yīng)工程: 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)+反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)動力學(xué) — 反應(yīng)速率、反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)器設(shè)計(jì) — 傳遞行為 — 反應(yīng)器形式、體積,反應(yīng)時(shí)間, 操作條件,轉(zhuǎn)化率,反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一般步驟,摩爾衡算通式,第一章 摩爾衡算,,四種理想反應(yīng)器模型,1.空間分布均勻;2.非穩(wěn)態(tài)(時(shí)間的函數(shù)),1.空間分布均勻;2.穩(wěn)態(tài),d
3、/dt=0;3.出口量=反應(yīng)器內(nèi)量4.空間、時(shí)間返混無窮大,1.只有軸向分布;2.穩(wěn)態(tài),d/dt=0;3.徑向理想混合、軸向無返混、無時(shí)間返混,1.只有軸向分布;2.穩(wěn)態(tài),d/dt=0;3.徑向理想混合、軸向無返混、無時(shí)間返混,第一章 摩爾衡算,,流動模式、反應(yīng)器參數(shù),etc. 最簡化,四種理想反應(yīng)器的摩爾衡算,微分形式,代數(shù)形式,第一章 摩爾衡算,,積分形式,速率方程 — — 代數(shù)方程,而非微分方程(…)— 與反
4、應(yīng)物性質(zhì)有關(guān),與反應(yīng)器形式無關(guān)— 強(qiáng)度量 定義均相反應(yīng) —— 單位體積的物質(zhì)的量變化率非均相反應(yīng) —— 單位催化劑質(zhì)量的變化率,第一章 摩爾衡算,轉(zhuǎn)化率X — 進(jìn)料A的摩爾數(shù)中反應(yīng)掉的A的摩爾數(shù),第二章 轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)器尺寸,間歇釜體系,流動體系,無支流的 串聯(lián)反應(yīng)器,用轉(zhuǎn)化率改寫摩爾衡算方程,第二章 轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)器尺寸,用轉(zhuǎn)化率改寫速率方程*設(shè)計(jì)反應(yīng)器,第二章 轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)器尺寸,圖解法設(shè)計(jì)反應(yīng)器——
5、 Levenspial plot,第二章 轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)器尺寸,第二章 轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)器尺寸,空時(shí) 只與實(shí)際入口條件有關(guān);與 區(qū)別? 空速 代表處理能力;與實(shí)際入口條件不一定有關(guān)用空時(shí)改寫摩爾衡算方程*,CSTR,PFR,對液體,形式 — 冪律形式 V.S. 非冪律形式冪律形式的速率方程速率方程中的參數(shù),第三章 速率方程和化學(xué)計(jì)量學(xué),,,反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)、平衡常數(shù),反應(yīng)級數(shù):實(shí)驗(yàn)測定
6、速率常數(shù)(動力學(xué)) Arrhenius公式平衡常數(shù)(熱力學(xué)),A: 頻率因子E: 活化能,第三章 速率方程和化學(xué)計(jì)量學(xué),將濃度表示成轉(zhuǎn)化率的函數(shù) — 物質(zhì)的量/摩爾流率 轉(zhuǎn)化率,第三章 速率方程和化學(xué)計(jì)量學(xué),化學(xué)計(jì)量表,—體積/體積流率 轉(zhuǎn)化率,組分,進(jìn)入反應(yīng)器的流率(mol/time),反應(yīng)器內(nèi)的變化(mol/time),流出反應(yīng)器的流率(mol/time),A,B,C,I (
7、惰性),總量,化學(xué)計(jì)量表,第三章 速率方程和化學(xué)計(jì)量學(xué),…,…,…,…,——基準(zhǔn)?,體積/體積流率的變化,恒體積間歇釜:,膨脹因子,膨脹率,第三章 速率方程和化學(xué)計(jì)量學(xué),恒壓,氣體,不可壓縮流體,第三章 速率方程和化學(xué)計(jì)量學(xué),以轉(zhuǎn)化率為變量的濃度,等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì)思路兩種算法(1)以轉(zhuǎn)化率為變量(2)以濃度或摩爾流率為變量,第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),求解,聯(lián)立方程,化學(xué)計(jì)量學(xué),動力學(xué),摩爾衡算,以轉(zhuǎn)化率為變量的計(jì)算步驟,a.
8、 設(shè)計(jì)方程 (Batch, CSTR, PFR, PBR),b. 速率方程,c. 化學(xué)計(jì)量學(xué),(1) 氣相,第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),對填充床,(2) 液相,d. 等溫操作,Gas:,Liquid:,將濃度帶入動力學(xué),將動力學(xué)帶入摩爾衡算方程,積分求解,第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),速率方程,化學(xué)計(jì)量學(xué),氣體,液體,以摩爾流率為變量的計(jì)算步驟,摩爾衡算(對每一組分),利用數(shù)值方法求解常微分方程組,第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),幾種特殊反應(yīng)器形式
9、 膜反應(yīng)器——提高轉(zhuǎn)化率 半間歇反應(yīng)器——提高選擇性 循環(huán)反應(yīng)器——自催化反應(yīng),生化反應(yīng) 微反應(yīng)器——強(qiáng)化過程,如混合、傳熱 球型反應(yīng)器——降低壓降,第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),膜反應(yīng)器,摩爾衡算,,,摩爾衡算,體積:時(shí)間的函數(shù),第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),半間歇反應(yīng)器,循環(huán)反應(yīng)器(只考慮不可壓縮液體),介于CSTR與PFR之間的一種反應(yīng)器形式循環(huán)比?無窮:CSTR循環(huán)比?0:PFR,附加定義:循環(huán)比、單程轉(zhuǎn)化率、
10、總轉(zhuǎn)化率,第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),,循環(huán)比:單程轉(zhuǎn)化率:總轉(zhuǎn)化率:設(shè)計(jì)方程:最優(yōu)循環(huán)比:,,,,入口反應(yīng)速率的倒數(shù) = 過程反應(yīng)速率倒數(shù)的積分平均值,以濃度為變量求解循環(huán)反應(yīng)器問題,第四章 等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方程,摩爾平衡關(guān)系,,反應(yīng)級數(shù)與速率常數(shù)的確定 均相反應(yīng)——間歇反應(yīng)器 非均相反應(yīng)——微分反應(yīng)器,第五章 速率方程數(shù)據(jù)收集分析,均相反應(yīng)測定方法 C~t 關(guān)系 摩爾衡算方程+
11、動力學(xué) ? 微分法: 積分法: 初始速率法: 半衰期法:,第五章 速率方程數(shù)據(jù)收集分析,非均相反應(yīng)測定方法 FP ~ CA0關(guān)系 摩爾衡算方程: 動力學(xué): 聯(lián)立:,第五章 速率方程數(shù)據(jù)收集分析,選擇性定義 D:目的產(chǎn)物;U:副產(chǎn)物,第六章 復(fù)合反應(yīng),D的瞬時(shí)選擇性,D的總選擇性,對間歇釜,收率定義,第六章 復(fù)合反應(yīng),瞬時(shí)收率,總收率,流動體系,間歇
12、釜,幾種簡單復(fù)合反應(yīng)的討論: 平行反應(yīng) & 連串反應(yīng)(1)平行反應(yīng),選擇性,反應(yīng)級數(shù):反應(yīng)級數(shù)越大?對濃度越敏感?反應(yīng)器形式活化能:活化能越大?對溫度越敏感?反應(yīng)溫度,第六章 復(fù)合反應(yīng),(2)連串反應(yīng),最佳收率(以PBR中的反應(yīng)為例),,第六章 復(fù)合反應(yīng),復(fù)雜反應(yīng)求解的思路,摩爾衡算: 寫出每種物質(zhì)的摩爾平衡方程式 [摩爾流率(摩爾數(shù))形式],動力學(xué): 寫出各種物質(zhì)的凈生成速率,化學(xué)計(jì)量學(xué)
13、: 用摩爾流率(摩爾數(shù))表示速率方程中的濃度,壓降: 寫出按摩爾流率得到的氣相壓降表達(dá)式,聯(lián)立: 使用數(shù)值方法求解常微分方程組,第六章 復(fù)合反應(yīng),穩(wěn)態(tài)熱量衡算方程,第八章 穩(wěn)態(tài)非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),CSTR與PFR(PBR)不同,一般可以忽略,,,式中:,,穩(wěn)態(tài)CSTR中的熱量衡算方程(代數(shù)方程),第八章 穩(wěn)態(tài)非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),,,穩(wěn)態(tài)PFR/PBR中的熱量衡算方程(微分方程),第八章
14、穩(wěn)態(tài)非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),,,穩(wěn)態(tài)非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì)思路,第八章 穩(wěn)態(tài)非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),能量衡算方程,,,V=f(X,T),T=h(X),求解V或X,T,具體計(jì)算公式參考P345圖8-4,P351表8-2,P359表8-3,CSTR熱穩(wěn)定性——多穩(wěn)態(tài)分析,第八章 穩(wěn)態(tài)非等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì),T,失控判據(jù):,,題型:求體積、轉(zhuǎn)化率、時(shí)間、動力學(xué)按照步驟依次推導(dǎo),最后帶入數(shù)據(jù),解題一般思路,針對某種形式反應(yīng)器,寫出摩爾衡算方程(設(shè)計(jì)方程),寫出動力學(xué)
15、方程(不可逆?可逆?凈反應(yīng)速率?),利用化學(xué)計(jì)量學(xué),關(guān)聯(lián)不同組分反應(yīng)速率、濃度,考慮體積變化影響,將化學(xué)計(jì)量學(xué)處理后的濃度帶入動力學(xué),將動力學(xué)帶入摩爾衡算方程,若非等溫,根據(jù)反應(yīng)器形式,寫出熱量衡算方程,求解方程(組),求V,X,t,rA均可,,,,,,等溫反應(yīng)器設(shè)計(jì)習(xí)題 (不是最難的,但是最有代表性的) 苯醌(A)和環(huán)二戊烯(B)在298K下的液相加成反應(yīng)為: , 反應(yīng)在全混
16、流反應(yīng)器中進(jìn)行 液體進(jìn)料速度是0.278 m3/ks 該反應(yīng)為二級反應(yīng),動力學(xué)方程為 –rA=kCACB ,k=9.92m3/(kmol·ks) 苯醌(A)和環(huán)二戊烯(B)的起始濃度分別為0.08和0.1 kmol/m3 若要求苯醌的轉(zhuǎn)化率為87.5%,試求下述兩種情況中反應(yīng)器的體積: (1)單個全混釜; (2)三個等體積全混釜,例題,,,(1)可以定性分析出CSTR與PFR的排列順序
17、對反應(yīng)結(jié)果的影響么?,作業(yè)中的問題,,Sample answers:由于曲線后端是上翹的,而CSTR對低濃度敏感,故CSTR應(yīng)安排在后。與順序無關(guān)?(因?yàn)榧僭O(shè)了一級反應(yīng)),作業(yè)中的問題,(2)帶有相變反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量學(xué)a. 有一個反應(yīng)物過量時(shí),以不足量的反應(yīng)物作為轉(zhuǎn)化率的基準(zhǔn)。b. 對于氣 固反應(yīng),可以不考慮固體的蒸氣壓。這時(shí)計(jì)算 時(shí),直接在反應(yīng)方程式中去掉固體產(chǎn)物即可。,(3)可逆反應(yīng)速
18、率方程的寫法 二級可逆液相反應(yīng) : 檢驗(yàn): 不符合熱力學(xué)平衡關(guān)系! 注意:平衡常數(shù)的表達(dá)式與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。這里,速率方程應(yīng)該是 閱讀教材(第三版中文)P62~P65,作業(yè)中的問題,謝謝,清華大學(xué)綠色反應(yīng)工程與工藝北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Fluidizat
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易期末復(fù)習(xí)
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易cha
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chap8復(fù)習(xí)
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chap11-15復(fù)習(xí)
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)教學(xué)課件:反應(yīng)工程期中復(fù)習(xí)
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易recyclereactor-循環(huán)反應(yīng)器
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chpt15-fluidizedbedrea
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chapter10-modelnonidealrea
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chapter9-rtd
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chpt14-fixedbedrea
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chpt12-externaldiffu
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程基礎(chǔ)程易chpt13-internaldiffu
- 反應(yīng)工程復(fù)習(xí)資料
- 反應(yīng)工程復(fù)習(xí)資料
- (學(xué)習(xí)資料)反應(yīng)堆工程學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)
- 第2章-制藥反應(yīng)工程基礎(chǔ)
- [學(xué)習(xí)]反應(yīng)工程第二章反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)_工學(xué)_高等教育_教育專區(qū)
- 生物反應(yīng)工程
- 反應(yīng)工程答案
- 反應(yīng)工程習(xí)題
評論
0/150
提交評論