模拟理想搅拌反应釜系统
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模拟理想搅拌反应釜系统
连续搅拌釜反应器(CSTRs)也称作理想搅拌反应釜，常用于化学及生物化学行业。

这类反应釜可以在稳定状态下运行，具有良好的混合属性，所以我们假定反应釜内的成分是均匀的。

使用反应工程接口中的一个新模型，我们能够可视化一个理想反应釜系统内的动力学。

理想搅拌反应釜的应用
反应釜较常用于化工行业，它具有完美混合条件，并支持液位控制。

我们假定这类理想搅拌反应釜内能实现完美混合，而且输出成分与反应釜内材料的成分完全相同。

在这类系统中，会不断向反应釜中加入反应物，并连续不断地移出反应产物。

下图显示了连续搅拌反应釜的不同部件。

连续搅拌釜示意图。

模拟一个级联理想反应釜系统
COMSOL Multiphysics5.0版本提供了理想搅拌反应釜系统模型，其中使用一个新的被称作通用CSTR的反应釜类型，这是反应工程接口中新增的一项功能（点击此处了解本接口的这项新功能及其他更新）。

模型设计用于求解液相的一阶不可逆反应，反应物A产生产物B。

反应发生在一个包含两个级联反应釜的理想系统中。

下图显示了这些反应釜。

第一个反应釜的体积vtank1为1m3，第二个反应釜的体积vtank2初始为 1.5m3。

反应釜系统的详细描述
开始时，两个反应釜中均仅填充了溶剂。

含反应物A的溶剂以vf1=1
m3/min的体积流率输入第一个反应釜。

第一个反应釜的出口速率设定为vout1 =0.9m3/min。

出口流体以vf2=vout1的速度进入第二个反应釜。

以vfresh2 =0.5m3/min的速度向第二个反应釜输入新的含反应物A的溶剂。

第二个反应釜的出口流速调整为vout2=1m3/min。

模型中包括两个停止条件。

如果任何一个反应釜的体积为初始体积的1%或更低，计算就将停止。

下方的第一张图突出显示了每个反应釜中反应物A及产物B的浓度。

两个反应釜内的浓度对比
下一张绘图显示了每个反应釜的体积变化。

根据这些体积及已知的每个反应釜的截面面积，可以计算出液位。

反应釜体积。