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流動模式
鎖定
裝置內由流體質點的運動軌跡和混合特性所決定的流體流動狀況。
- 中文名
- 流動模式
- 外文名
- flow pattern
理想流動模式 分為兩種:
①平推式流動 又稱柱塞式流動。流體質點在運動方向上同速前進,各流體質點均具有相同的停留時間,不發生混合,就同柱狀活塞在汽缸內的平推運動一樣(圖1a)。
②全混式流動 流體在容器內完全混合,容器內各處組成均一。因此物料一進入容器內立即被混合均勻,且容器內的組成與流出物料的組成相同(圖1b)。
平推流
,
全混流 V/v=(CA0-CA)/rA,
式中Vr為平推流反應器的容積;V為全混釜內物料的容積;v為物料的體積流量;CA0和CA分別為所研究反應組分A在進料和出料中的摩爾分子濃度;rA為組分A的反應速率,如對簡單n級反應,
。由於全混流裝置中物料濃度等於最終的出料濃度,故若與相同出料濃度的平推流裝置相比,對一切n>0的情況,其反應速度均較後者慢,且n愈大,相差也愈大。故對同樣的生產能力,其所需裝置的容積亦愈大。
理想流動的流動模式明確,有解析解,便於放大設計,且與許多實際裝置內的流動模式近似,如細長管內和固體顆粒填充牀內的流體流動近於平推式流動,有強烈攪拌的釜式反應器內的流動近於全混式流動。因此,這種模式在設計中常加以應用。
非理想流動模式 偏離上述兩種理想流動模式的統稱非理想流動模式(圖2)
[2]
。這種流動的主要特點是:①存在短路和死區,造成有的流體長期停滯,有的則瞬即離去;②由於分子擴散或形成渦流而產生軸向返混;③由於摩擦阻力等原因造成在流動方向上的流速分佈不勻;④由於流路截面上的阻力不同而產生溝流(或偏流)。因此導致流體質點在容器內停留時間不同(即存在停留時間分佈問題),從而影響化學反應的最終結果。
流動模式主要靠示蹤實驗檢定,並在測得其停留時間分佈後加以確定。
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