3.3 非理想流动模型
一、本次课主要内容
凝集流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型，模型法进行均相反应过程的计算。
二、教学目的与要求
掌握模型法进行均相反应过程的计算。
三、教学重点难点
1、凝集流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型。
四、教学方法和手段
课堂讲授、提问、讨论；使用多媒体教学方式。
五、作业与习题布置
书后习题第8题
3.3 非理想流动模型
用来描述介于两种理想状况之间的流型，并通过对流型的描述，预计在非理想流动状态下的反应结果。将流型与化学反应联系起来，预计反应体积、处理量、转化率等之间的关系。介绍三种模型：凝集流模型、多级串联槽模型和轴向扩散模型。
一、凝集流模型
物理模型：
流体以流体团的方式流过反应器，这些流体团彼此之间不发生混合，每个流体团相当于一个小反应器。由于返混的作用，流体团在反应器内的停留时间不同，达到的转化率因而不同，在反应器出口处的宏观转化率，就是各不同停留时间的流体团达到的转化率的平均值。
这样就把流体的停留时间分布与反应转化率联系起来了，每个流体团都作为一个间歇反应器，它的反应时间由停留时间分布决定。而流体团在停留时间内达到的转化率由反应动力学决定。最后，将二者结合起来，在出口处加权平均，得到最终转化率。
相当于若干平推流反应器或间歇反应器的并联，将非理想流动对反应的影响明显化了。
写成数学公式：
例3-3、某非理想流动反应器，其停留时间分布规律同例3-2。在该反应器内进行一级反应，动力学方程为-rA=3.33×10-3cA，请确定该反应器的出口转化率（反应物A的化学计量系数为1）。
二、多级串联槽模型
物理模型：
反应器是由若干大小相等的全混流反应器串联而成。这些全混流反应器之间没有返混，没有反应。定常态操作。
用阶跃法测定第i个反应器的停留时间分布
三、轴向扩散模型
物理模型：
1 主体流动为平推流，但叠加一涡流扩散。
2 涡流扩散遵循费克扩散定律且在整个反应器内扩散系数为常数。
费克扩散定律(Fick’s law)：
在有化学反应时对反应物做物料衡算：
开开，开闭，闭开，闭闭。
反应器内有返混，如边界处有返混，则为开式边界条件，若边界处没有返混，则为闭式边界条件。
四、通过扩散模型求转化率
定常态下，由基础方程简化得
例3-6、试用轴向扩散模型中的开-开式边值条件及闭-闭式边值条件计算例3-3中反应器出口物料的转化率。
教学后记：
