化学反应工程第六章第三节.pptx

01 伴有化学反应的液相扩散过程 02 一级不可逆反应 03 不可逆瞬间反应 第三节 气-液反应动力学特征 Page：182~185 扩散反应方程：d2cA/dx2=rA/DAL (6-29) 反应速率：rA=k1cA d2cA/dx2=k1cA/DAL (6-32) 双曲函数：是以e为底的指数函数y=eX和y=e-x所产生的双曲函数。 双曲正弦：sinhx=(ex -e-x)/2 双曲余弦:coshx=(ex+e-x)/2 双曲正切：tanhx=sinhx/coshx =(ex-e-x)/(ex+e-x) 化学吸收增强因子β 液相反应利用率η β和η是从不同角度来研究气-液反应的 β的基准是相同条件下的物理吸收速率 η的基准是按cAi计算的理论反应速率 β的大小反映了化学反应对传质过程的加强程度 η的大小反映了传质过程对化学反应的限制程度 β和η的比较 反应吸收速率：NA=（k1DAL）1/2?cAi 结论：增大反应吸收速率的途径有，1.增大反应速率常数k1 2.增大扩散系数DAL 3.提高界面被吸收组分的浓度cAi。 可以看出来的是，吸收速率NA和液膜传质分系数kL无关，所以加剧液相的湍流并不能增加吸收速率。 讨论一：快速反应（√M3） 液相反应利用率：η=1/(αL M1/2) η很小，趋近于0. 结论：反应在液膜内完成，液相主体组分A的浓度趋近于0，即cAL→0 讨论二：中速反应 (1 ≤ √M ≤ 3) 吸收增强因子β=√M / th√M 液相反应利用率η=1/（αL √M th√M）→很小 结论：对于中速反应，增大积液量，使αL较大，可使反应在液流主体中进行完毕，但液相反应利用率小。 *需要注意的是此时的cAL=0和快速反应的cAL=0的情况不同的。 讨论三：慢速反应 (√M1) 吸收增强因子β=αLM/(αLM-M+1) 液相反应速率η=1/(αLM-M+1) αLM的大小不同，导致有两种情形存在。 情形一：M虽低但αL很大，致使αLM ? 1 即液相反应速率 ? 液膜传质速率，反应在液流主体中完成，此时cAL→0，β=αLM/(αLM-M+1)=1 NA=kLcAi ,η=1/(αLM-M+1)=1/αLM=很小。 →增加界面A的浓度，加强湍流程度提高kL可以增大吸收速率NA。 情形二：M很小αL也不大，致使αLM ? 1 即液相反应速率 ? 液膜传质速率，反应不完全，cAL较大， β=αLM/(αLM-M+1）=αLM=Vk1σL/σLkL=Vk1/kL NA=βkLcAi=Vk1cAi ,η=1/(αLM-M+1)→1 →增加界面A的浓度cAi，提高V和k1有利于提高吸收速率NA,加强湍流程度则是无用的。 快速反应 k1增大 NA增大 NA与kL η cAL DAL增大 无关 →0 →0 cAi增大 中速反应 增加积液量，使αL增大，可使反应在液流主体中进行完毕，但η小。 慢速反应（M都小） αL大 cAi增大 NA增大 有关 很小 →0 kL增大 αL小 cAi增大 NA增大 无关 →1 较大 V增大 k1增大 三：不可逆瞬间反应 自学 没了，谢谢！