攪拌槽反應器
2020-12-17 15:50:53 點擊:
在化學反應系統中,大規模系統和小規模系統中過程速度的相對大小,是由所需要的停留時間決定的。兩系統中所需要的運動速度并不一定同兩系統運動相似的嚴格定義相容,至于其它的相似條件(流體動力相似、熱相似和化學相似),更不可能同時予以滿足。因此,只有當某一特定的關系起支配作用時,才有可能做到比較可靠的放大。為了找到給定的反應系統的這一特定關系,需要把握該過程的特點。
化學反應過程的阻力可能是化學阻力,也可能是擴散阻力,或者是二者的聯合。若是化學阻力,則過程的速度取決于反應溫度和濃度;若是擴散阻力,則過程的速度取決于流體運動的湍動程度,是雷諾數的函數。比較各種阻力的相對大小是找到控制因素的關鍵。在化學反應很慢的場合,化學阻力為主,擴散阻力可以忽略,此時該過程受化學控制。對于快速化學反應,擴散過程可能是速率控制步驟,于是該過程受擴散控制。在許多有熱效應的反應過程中,傳熱是速率控制步驟,而傳熱速案則是系統流體動力學狀態的函數。
當化學反應的阻力、擴散阻力或傳熱阻力的大小相差不多時,放大是最困難的。該過程可能與許多無因次數(每一個無因次數代表一個約束條件)有關,但沒有一個處于支配地位。此時稱這類過程是受“聯合控制”。在一般情況下,不可能同時滿足不同的無因次數所代表的每個放大準則,這樣,在放大過程中不可避免地產生很大程度的不確定性。
有時有可能改變系統的制約特點使之有利于放大。例如,在一攪拌槽反應器中,增大攪拌強度可使聯合控制完全變為化學控制,或者減小攪拌強度,使之完全變為擴散控制。
溫度升高使化學反應加快。溫度升高10℃所引起的反應速率的相對增加。稱為反應速率的溫度系數,它可以作為判定過程的制約性質的一個信息。對于化學控制過程,流體速度的變化對整個過程的速度沒有影響,但在擴散控制過程中。反應速率取決于傳熱或傳質速率,它們都是流體速度的函數。
對于擴散控制系統,可以按照傳熱或傳質過程放大,對于化學控制系統,便沒有必要滿足流體動力相似的條件,為了提高大系統中的傳熱速率??梢栽趯嶋H可能的范圍內提高攪拌強度。
無論過程的制約性質如何,放大后必須保持同樣的過程溫度。這不但是由于溫度對反應速率的重大影響,而且是由于在可逆反應中溫度的變化可能改變平衡點和反應的產率。為了做到這一點,必須使單位質量反應混合物的傳熱速率相同。在論述關于攪拌槽中傳熱過程的放大時已經指出,放大后q/V值都要降低,因此必須在大規模的裝置中增加傳熱面積或采用外換熱器循環系統以增大傳熱速率。
- 上一篇:攪拌設備安裝和試運行有哪些要求? [2020-12-18]
- 下一篇:脫硫攪拌器機械密封安裝要求 [2020-12-16]