第五章 停留时间分布与反应器的流动模型

1. 重点掌握： 第五章 停留时间分布与反应器的流动模型 停留时间分布的实验测定方法和数据处理。 理想反应器停留时间分布的数学表达式。 返混的概念。 非理想流动模型（离析流模型、多釜串联模型和扩散 模型）的模型假定与数学模型建立的

2. 基本思路 深入理解： 广泛了解： ChapterⅤ停留时间分布与流动模型 模型参数的确定。 利用扩散模型和多釜串联模型的反应器计算。 停留时间分布的概念和数学描述方法。 停留时间分布的数字特征和物理意义。 流动反应器中的微观混合与宏观混合 及其对反应器性能的影响。

3. ChapterⅤ停留时间分布与流动模型 对于连续操作的反应器,组成流体的各粒子微团在其中的停留时间长短不一，有的流体微团停留时间很长，有的则瞬间离去，从而形成了停留时间的分布。正如前面针对理想流动反应器的分析，停留时间分布的差异对反应系统的性能有很大影响，值得进一步深入探讨。

4. ChapterⅤ停留时间分布与流动模型 全混流和活塞流模型对应着不同的停留时间分布，是两种极端的情况，实际反应器中的流动状况介于上述两种极端情况之间。本章将针对一般情况讨论停留时间分布及其应用问题，对于实际反应器的设计与分析非常必要。

5. 具体内容包括： ChapterⅤ停留时间分布与流动模型 停留时间分布的概念与数学描述 停留时间分布的统计分析 理想流动反应器的停留时间分布 非理想流动现象分析种常见的非理想流动模型 非理想反应器设计与分析 流动反应器中流体的混合及其对反应器性能影响

6. ChapterⅤ停留时间分布与流动模型 第一节 停留时间分布 一、举例说明 停留时间及其分布 间歇系统：不存在RTD； 流动系统：存在RTD问题。 可能的原因有： 不均匀的流速（或流速分布） 强制对流 非正常流动-死区、沟流和短路等

7. §5-1 停留时间分布

8. §5-1 停留时间分布 流动状况对反应的影响 釜式和管式反应器中流体的流动状况明显不同，通过前面对釜式和管式反应器的学习，可以发现： (1)对于单一反应，反应器出口的转化率与器内的流动状况有关； (2)对于复合反应，反应器出口目的产物的分布与流动状况有关。

9. §5-1 停留时间分布 二、寿命分布和年龄分布 区别在于：前者指反应器出口流出流体的 年龄分布，而后者是反应器中流体的年龄分布。 。 三、系统分类 系统有闭式系统和开式系统之分。闭式系统具有闭式边界，即进口和出口没有返混。反之，则为开式边界

10. §5-1 停留时间分布 四、 RTD的应用 对已有设备的RTD诊断，发现可能的问题； 设备的设计与分析，建立适当的数学模型。 五、RTD的数学描述 将失踪颗粒（比如带颜色的小球等）一同加入流动系统中，假定流体微团和失踪颗粒性质相同，这样失踪物的停留时间分布即可认为是研究流体的停留时间分布。

11. 内流出的失踪物占总失踪物的 -----为停留时间分布密度，单位是(时间) -1. （归一化的结果） §5-1 停留时间分布 在设备出口观察失踪颗粒在设备中的停留时间，比如得到了下图所示的分布图。 停留时间分布密度具有如下的特征:

12. §5-1 停留时间分布 图 5.1 流体的停留时间分布图

13. §5-1 停留时间分布 停留时间分布函数可以定义为：停留时间小于某一时刻的流体在总流体中所占的分率，可表示为： 其具有如下特性： 也可以用无因次时间来表达停留时间分布函数和分布密度

14. 令 其中，平均停留时间为 根据停留时间分布密度的定义，有 这是因为 但 同样有 以及 §5-1 停留时间分布 和 时间间隔内流体流出设备的分率是一回事。另外，还有

15. §5-1 停留时间分布