பைடு நூலகம்
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，即反应设备缺陷 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
4. 示踪剂有何要求（选取原则）？ 答：采用何种示踪剂，要根据物料的物态、
相系及反应器的类型等情况而定。
1.不与主流体发生反应（无化学反应活性）。 2.与所研究的流体完全互溶，除了显著区别
于主流体的某一可检测性质外，二者应具 有尽可能相同的物理性质
便于检测：应具有或易于转变为电信号 或光信号的特点，且浓度很低时也能 检测。
第四章
第四组 组长：钟美弟 组员：韩平、杨丹、 马梦华、郭慧春、曾召名、 曾凡林、土孙江、包生璞
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。
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。
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：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。
F(t)：表示出口流体中停留时间小于t 的物料 （ 0~t 范围内的质点）占进料的分率。
C0
E(t) dC A C A0dt
F(t)
t
F(t)
t
0 C Adt


CA
0
0 CAdt
CA
0
直接测得
F(t) CA C A0
脉冲法
阶跃法
t
t

tCA CA
t tCA C A0
σt2

2 t

t 2C A t 2 CA

2 t

t 2C A t 2 C A0
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
示踪剂
在原有的流股中加入示 踪剂，不改变原流股流
注入方法 量
阶跃法
将原有流股换成流量 与其相同的示踪剂流 股
直接测得
E(t)
E(t) CA
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，则E(t)曲线 的表达式为：
E(t)

1
t
e

由此式可知，E(t)最大值在t=0处。其物理意 义为：全混釜内返混无穷大。
循环反应器的循环比接近无穷大时，具有与 全混釜相近的E(t)曲线。
2.脉冲测得如下数据，求E、F.
t/min 0 1 2 3
45
C(t)/( 0 0 3 5 6 6 g/L)
t/min 6 7 8 9 10
C(t)/( 4 3 2 1 0 g/L)
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
来计算
答：有必要，估算出后 可确定大概的反应 时间，确定最佳的工艺参数。
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。
对流动状态没有影响。
示踪剂在测定过程中应守恒：不挥发、 不沉淀、不吸附，用于多相系统检测 的示踪剂不发生相间的转移。
5. 平推流和全混流的E(t)~t和F(t)~t曲线 各有何特征？并画图说明。
答：平推流E线F线图见课本P94图4-4 全混流E线F线图见课本P95图4-5
⑴ 平推流 E(t)和F(t)函数特征
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；
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。
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
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。
实际反应平均停留时间不可根据
来
计算
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
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？
答主要有：脉冲示踪法
阶跃示踪法
脉冲示踪法：当系统中流体达到稳定定常态流动
后，在t=0瞬间，在入口处以脉冲方式(极短时间 间隔Δt0)注入总量为M(浓度为C0 ？)的示踪剂A， 同时在出口处检测CA随 t 的变化
阶跃法：当系统中流体达到定常态流动后，
F
(t
)

0 当t 1.0当t

t t
E(t)

0
当t 当t

t t
F
(
)

0 当 1.0当

1 1
E(
)

0
当 当

1 1
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