利用CSTR的反应结果计算k，对一级反应：
V / v0 CA0 xA / rA
CA0 xA / kCA0(1 xA) xA / k (1 xA)
t 40 s
所以 k xA / (1 xA) 0.8 2 / 4 0(1 0.8 2) 0.1 1 4 s -1 实际反应器的转化率用 E（t）函数进行计算
以E(t)和F(t)对t 作图，得平推流停留 时间分布函数曲线E(t)和F(t)曲线，图4-4。
6. 什么是返混？简述返混对不同反应体系的影 响
答：返混是指不同提留时间的物料混合。 影响： 1.正级数反应：返混降低反应推动力，使反 应速率、转化率降低； 2.负级数反应：返混提高反应速率，有利于 反应； 3.自催化反应：返混使产物（同时又是催化 剂）浓度增加，有利于反应；
1.非理想流动的起因是什么、其根源有哪些、什么是 病态流动? 形成非理想流动的根源 ① 操作条件：温度、压力、流量、物料组成 ② 流体性质：粘度、重度、扩散系数等 ③ 设备型式及结构
病态流动是指：设计、制造不良，即反应设备缺引 起的非理想流动，如死角、短路等。
2. 什么是E(t) 、F(t)、 、σt2、σθ2 ？ E(t)dt 和F(t) 物理意义？ 答： E(t) 是停留时间密度分布函数：定常态下的连 续流动系统中，同时进入反应器（t = 0瞬间）的 N个流体质点中，停留时间介于t ~ t+dt 之间的流 体质点所占的分率dN/N 应为E(t)dt 。 F(t)是停留时间分布函数：在定常态下的连续流动 系统中，相对在 t = 0 瞬间流入反应器内的物料， 在出口料流中停留时间小于t 的物料所占的分率。 或：流过反应器的物料中停留时间小于 t (介于0 ~ t 之间)的质点所占的分率。
第四章
第四组 组长：黄勇
组员：韦环煚、蓝东红、陈伟宏、
杨起朝、周游、唐海峰、田维俊、 王寒玉、浦凤、何莎、李连杰、

韦环煚 陈伟宏 杨起朝 黄勇 周游 唐海峰 田维俊 王寒玉 浦凤 河沙 李连杰
ppt4蓝东红 ppt3 ppt1 书2和ppt7 ppt5 ppt2 书3 书4 书9 书1 书10
F (t )
t
阶跃法
将原有流股换成流量 与其相同的示踪剂流 股
dC A E (t ) C A0dt
E(t)
F(t)
0
C A dt C A dt

C C
0 0
t
直接测得
A A
0
CA F (t ) C A0
脉冲法
阶跃法
A
t
tC t C
2 t CA
tC t C A0
σθ2 = σt2/t=190/40=0.12
N=t2/σt2=1/σθ2=1/0.12≈ 8
9.有一反应器被用于某一级反应，对该反应进行 示踪——应答实验在进口处加入δ函数，示踪 物在出口处的响应为
t/s 10 20 30 40 50 60 70 80
C(t) 0
3
5
5
4
2
1
0
已知该反应在全混釜中进行，在同样τ下， XAf=0.82，求本反应器所能获得的XAf
C(t)/(g/L) 4
解：首先计算示踪剂总量： C0=∑CA(t)△t =(0+0+3+5+6+6+4+3+2+1+0) × 1 =30min·g/l 采用脉冲法，则 E(t)=CAi/ ∑ CAi △t= CAi// C0 F(t)= ∑CA(t)/ ∑CA(t)= △ti ∑CA(t)/ C0 代入数据： F(2)=1 ×（0+0+3）/30=0.1 F(3)=1 ×（0+0+3+5）/30=0.267 F(4)=1 ×（3+5+6）/30=0.467
答：由于全混釜具有流入的流体在瞬间内即与容器内流 体达到完全混合，釜内具有完全统一的组成，且与出口 流体具有相同的特点， t 1 则E(t)曲线的表达式为： E (t ) e

2.脉冲测得如下数据，求E、F.
t/min 0 1 0 7
3
2 3 8
2
3 5 9
1
4 6 10
0
5 6
C(t)/(g/L) 0 t/min 6
ppt6
1.非理想流动的起因是什么、其根源有哪些、什么是 病态流动?
答：起因有两个 1.设备内不均匀的速度分布。包括：死角、 沟流、短路、层流流动、截面突变引起的 收缩膨胀等。 2.与物料主体流动方向相反的流动。例如： 管式反应器：扩散、局部循环流动、压差、 流体与固体间的摩擦等引起；釜式反应器： 搅拌引起流体循环运动等。
3. 停留时间分布的实验测定方法主要有哪两种、 如何测定、有何区别？
阶跃示踪法：当系统中流体达到定常态流动后，
在某一瞬间(t=0 )，将流入系统的流体切换为浓 度为CA0的示踪剂A，保持流动模式不发生变化， 同时在出口处检测示踪剂浓度CA随 t 的变化。
脉冲法和阶跃法的比较
脉冲法
在原有的流股中加入示 示踪剂 踪剂，不改变原流股流 注入方法 量 直接测得 CA E (t ) C0
xA 0 xA dxA dxA 1 1 C A0 ln 0 rA kCA0 (1 x A ) k 1 x A
τ=t-=40s K=XA/[t1(-XA)]=0.82/[40(1-0.82)]=0.114S-1
实际反应器的转化率： 用E(t)函数进行计算
6. 什么是返混？简述返混对不同反应体系的影 响
4.平行反应：若主反应级数＞副反应级 数，返混使主产物选择率下降； 若主反应级数＜副反应级数，返 混使主产物选择率提高； 5.连串反应：返混使反应物浓度降低， 产物浓度提高，因而使主产物的选择 率下降。
7. 测定停留时间分布曲线的目的是什么？
答：停留时间的长短，直接影响转化率和反应程度。
解：C0=∑CA(t) =（0+3+5+5+4+2+1+0）×=200s.g/l t-= ∑ti CA(t)/ ∑ CAi 代入数据： t= （20×3+30×5+40×5+50×4+60×2+70 ×1）/(0+3+5+5+4+2+1+0)=40S
利用CSTR的反应结果计算K，对一级反应
t C A0
C0 C A (t )ti (0 3 5 5 4 2 1 0) 200s g / l
t t C (t ) C (t )
i A A
代入数据： t （20 3 30 5 40 5 50 4 60 2 701 80 0） /(0 3 5 5 4 2 1 0) 40s
2. 什么是E(t) 、F(t)、 、σt2、σθ2 ？ E(t)dt 和F(t) 物理意义？
σt2：停留时间分布分散程度的量度。数学上指对
于平均停留时间的二次矩。 σθ2 是无因此散度
E(t)dt物理意义：表示同时进入反应器的N个流体
质点中，停留时间介于t 与t+dt 间的质点所占分 率dN/N。
xA


0
xAE (t )dt xAE (t ) t CA CA0e kt
对一级反应： r -dCA、 / dt kCA
所以 XA=1-CA/CA0=1-e-kt E(t)=CA(t)/ ∑CA(t) △t=CA(t)/C0=CA(t)/200 代入数据，算出各时间下的XA和E(t)值。代人下式， 得： XA= ∑ XA E(t) △t=0.973 σt2 = ∑t2CA(ti)/ ∑CA(ti)-t2=190
出口物料是所有具有不同停留时间(反应程度) 物料的混合物——实际转化率是平均值。 为了定量确定出口物料的转化率或产物的定量 分布必须定量知道出口物料的停留时间分布。
书上作业
1.全混流反应器的E(t)中，E(t)的最大值出现在t=0处， 而其它设备都不是这样，试解释其原因和意义，试设 想是否有其他形式的反应器的E(t)曲线的形状与全混流 的E(t)曲线的相似性。
带入公式： σ02 =2/PE-2*(1/PE)*(1/PE)*(1EXP(-PE)) 用视差求出pe值为12.5 kБ （Б代替平均停留时间） =0.307*4.83=1.48查表4-15（书上103页） 得CA/CA0=0.42，则XA=1-0.42=0.58 若为全混釜 N=1/ σ02=6.80 CA/CA0=1/(1+0.307*4.83/6.8)6.8=0.26 XA=1-0.26=0.74
将上述数据列表如下：
t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
E(t)/mi 0 n
0
0.1 0.1 0.2 0.2 0.1 0.1 0.0 0.0 0 67 33 67 35
F(t)
0
0
0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0 67 67 67 67
3.一般情况下，相应于E值最大时的t，是否相应于平均停留时 间，为什么？
0 当 t t E (t ) 当 t t
或
0 当 1 E ( ) 当 1
t
t t
F (t ) 1 e

0.632
4、从E曲线估计是 否必要？实际反应器中的 平均停留时间是否可根据 V / v0 来计算？
t = ∑ti CA(t)/ ∑ CA(t)
代入数据得： t =(3×5+3×5+4×6+5×6+4×6+7×3+8 ×2+9×1)/(0+0+3+5+6+6+4+3+2+1+0) =4.83min