材料反应工程学重点

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1、1、什么是化学反应工程学？它是什么时间建 立起来的？化学反应工程学：化学工程的一个分支，以 工业反应过程为主要研究对象，以反应技术 的开发、反应过程的优化和反应器设计为主 要目的，以揭示反应器内化学反应规律、反 应器内传递规律、传递过程对反应结果的影 响规律为主要研究内容的一门新兴工程学 科。它是在化工热力学、反应动力学、传递 过程理论以及化工单元操作的基础上发展起 来的。这一学科是在1957年第一届欧洲化学 反应工程讨论会上正式确立的。2、什么是经验模型法？有何特点？是通过小型试验、中间试验、生产实测数据 为基础而建立的自变量与因变量的关系（即 数学模型），这样获得的模型称为经验模型。 其特

2、点是：1）模型适用性受到试验条件的限 制，超出试验范围模型则不能随意采用和推 广2）通常要建立这要的模型需要大量的试 验数据，耗时长、耗费高3）模型一旦建立 在其试验范围内可靠性高。4）迄今为止，此 法是开发新新技术最普遍采用的传统方法。3、什么是机理模型法？有何特点？从无机材料工业生产过程的物理和化学本质 的机理出发，利用无机材料反应工程学的基 本理论，建立无机材料工业反应过程的数学 方程式（数学模型），这样获得的模型称为机 理模型。其特点是：1）数学模型的适用性只 与所提出的物理化学模型（假定）有关，一 旦假定正确则模型具有较高的普适性2）耗 时短、耗费少3）须对反应过程的机理进行 较深入

3、的研究，才能提出合符实际的假定。 所建模型才较为可靠4）模型最终仍然需要 实验进行检验。5）此法是工程技术界孜孜以 求的目标，目前已经在很多新技术的开发中 得到应用。4、无机材料工业反应动力学研究内容是什 么？（1）研究无机材料宏观反应机理：即研究反 应的历程分那些步骤来完成（2）建立宏观动力学方程:宏观动力学方程： 即宏观反应速率与其所有宏观影响因素（包 括所有的传递过程）定量关系，这样的关系 式称为宏观动力学方程；本征动力学方程： 化学反应速率与反应物物料浓度、温度、压 力以及催化剂等反应系统的状态参数的关系 称为本征动力学方程（即不考虑传递过程对 反应的影响）5、什么是均相反应？在均一的

4、液相或气相中进行的反应，所谓均 相是指反应系统已经达到分子尺度上的混合6、如何描述均相反应的快慢程度？反应速率：反应速率为反应体系中单位时间、 单位反应区内第i种组分的反应量，可表示 为：川=第i组分反应量/反应时间*反应区 对均相反应：反应区通常用反应区的体积描 述，所以均相反应速率通常用单位时间在反 应区内摩尔浓度的变化量来表述，即: ri=dci/dt7、影响均相反应速率的因素有哪些？这些 影响因素是如何影响反应速率的？（1）反应物浓度的影响：反应物浓度越大反 应速度越大；反应物浓度对反应速率的影响 敏感程度是通过反应级数来体现的。级数越 大，越敏感。反应级数及其特性：一个化学反应，当反

5、应 速率与某一反应物浓度的某次方成正比时， 则定义该次方为该组分的反应级数；反应级 数与反应式的化学计量系数不同，只有当反 应式是基元反应时，才相等。反应级数高低 并不一定决定反应速率的高低，只反映了反 应速率对浓度的敏感程度。基元反应：基元 反应是反应物分子（或离子、原子、自由基等） 直接作用而生成新产物的反应步骤，所有的 基元反应总合起来即构成了总反应。简单反 应与复杂反应：由一个基元反应构成的总反 应称为简单反应，否则有多个构成则为复杂 反应2）反应温度：反应温度对反应速率的影响是 通过影响反应速率常数来体现的，即阿累尼 乌斯定律 K=kOexp（-Ea/RT）8、什么是反应动力学方程？

6、如何建立均相 反应动力学方程？宏观动力学方程：即宏观反应速率与其所有 宏观影响因素（包括所有的传递过程）定量 关系，这样的关系式称为宏观动力学方程； 本征动力学方程：化学反应速率与反应物物 料浓度、温度、压力以及催化剂等反应系统 的状态参数的关系称为本征动力学方程（及 不考虑传递过程对反应的影响）对均相反应，由于不存在传递过程，所以上 述两个方程是统一的。均相反应动力学方程是在实验基础上通过积 分法、微分法、降低级数法及初始速率法等 对实验数据进行整理而获得的积分法：建立步骤：（1）测定c（t） （2）假定 反应级数，写出相应动力学方程：如简单反 应-dci/dt=kcin（3）积分得出 f（

7、c）=f（k）t（4） 将测定的c（t）代入计算出不同时刻f（c）（5） 画出f（c）-t图形（6）若所绘图形为一直线， 则可确定动力学方程的两个基本常数：反应 级数n和反应速率常数k。否则重复（2） 一（6）积分法特点：积分较困难，灵敏度不高 微分法：（1）测定c（t） （2）画c-t （3）作切 线得 dc/dt （4）再作直线 lg（-dc/dt）-lgc（5） 由直线的斜率求n，由直线的截距求K；微 分法特点：对非整数级数的反应较有效，实 际反应多属于此类反反应，但对实验数据的 测量精度和时间间隔要求较高。9、什么是非均相反应？无机材料非均相反 应有何特点？反应物处于不同相中的反应，在

8、反应物体系 中存在反应物浓度和温度的分布。其特点是：（1）化学反应只能在组分的相界面上进行， 反应物向反应界面传输及产物离开界面的输 送过程反应速率之间是相互影响的。（2）反 应速率与因温度分布不同所产生的传热过程 也是相互影响的（3） 般反应均属于复杂反 应，有多个阶段的中间产物一步步完成的（4） 在多个串联的反应步骤中，各步的反应速率 往往差别较大，因此存在控制步骤，即总反 应速率由反应速率较慢的步骤所控制10、非均相反应动力学研究方法有哪些？（1）拟均相化法:通过适当的方法处理后（通 常有两种：效率因子法和表观动力学法），对 非均相反应过程采用均相反应过程的方法进 行研究；效率因子法：表

9、观动力学法：直接 以气体主体浓度，而不以界面浓度与反应速 度的实验值进行关联从而获得非均相反应动 力学方程的方法（2）控制步骤法：非均相反应速率近似等于 控制步骤（阻力最大的步骤）的反应速率， 因此只要确定控制步骤的反应速率的关系 式，则可建立非均相反应动力学方程11、无机材料固相反应特点有哪些？1）总在相界上进行，反应慢2）受化学健的 束缚，反应能力较低3）是非均相反应，反 应过程受到传递过程的影响4）反应是在固 相之间直接进行的5）固相反应开始的温度 远低于熔点或反应物共熔温度，此时的温度 称为泰曼温度或烧结温度6）固相反应常伴 随一系列中间产物。12、固相反应有哪些类型？各类型是如何定

10、义的？按参加反应的物质状态分：固固，液固，气 固；按反应方式分：加成、造膜、置换反应、 转变反应、热分解反应13、无机化合物的分解反应机理具有哪些特 征？分解反应的重要性：典型的分解反应：碳酸 盐分解、脱水、粘土矿物分解CaCO3的分解机理特征：分四步（1）分解 Ca2+和O2- （2）迁移结合形成CaO晶核（3） CaO晶核长大（4）分解完成，晶体长大成紧 密结构14、无机化合物的加成反应机理具有哪些特 征？固态氧化物之间的加成反应机理特征是：1） 高温下反应物在接触界面生成产物层；2）产 物层逐渐增厚而将反应物分隔开3）通过扩 散反应物穿过产物层（主要是金属离子的扩 散，氧离子不动）15、

11、如何建立均相二元固相反应在化学反应 控制下反应物消耗量与反应时间的函数关 系？问题的描述：对二元互熔固相系统，如果固 相中的扩散速度非常快，则可以近似地看作 均相系统，若反应在恒温下进行，且初始反 应物A浓度为c0，另一反应物B保持足够 过量，试求：反应开始后反应物浓度随时间 的函数关系？解：A+BtC对二元固相反应，其化学反应 速率为：r=KcAa *cBpB足够过量，以至于反应过程中浓度不变， 则有:r=KcAa ；设任意时刻t，反应物浓度为 cA（t），则有-dcA/dt=KcAa ；初始条件：t=0 cA=c0当a =1时 和a *1时，解上述微分 方程得：16、如何建立非均相二元固相

12、反应系统在化 学反应控制下反应物消耗量与反应时间的函 数关系？问题描述：在界面上完成化学反应的非均相 二元固相系统，若扩散速度较快，各反应物 在向界面传递过程中所产生的浓度差可以忽 略，反应过程仅受界面上的化学反应过程控 制,保持B过量试建立反应物A剩余量与时 间的函数关系。解：（1）二元非均相反应动力学微分方程的 建立反应速度定义：-rA=-dcA/dt/F -rA=KcAa *cBp ；保持 B 过量:-dcA/dt/F=KcAa ；引入 转化率:G=c0-cA/c0 -d（1-G）/dt=KF（1-G）a；（2）寻求F-G关系：为此假定反应物为初始 半径为R的球形颗粒，产物密度与反应物密

13、 度相近则有:F=F0（1-G）2/3则有 -d（1-G）/dt=KF（1-G）2/3+a （3）解微分方程：当 a*1/3 积分可得 1-（ 1-G ）i/3-a=（1/3-a）KF0t=Kt 属于零级化学反应控制的有：碳酸钙分解、 无机盐脱水等；属于1级化学反应控制的有： NaCo3+SiO217、什么是杨德尔方程？它是如何建立起来 的？t=1/K （1-3I-G）2=R 2/2DAc（1-3I-G）2 该方程物理意义：反应完成时间与粒径的平 方成成正比，与浓度差成反比，与扩散系数 成反比；建立过程：建立时间，1927年建立， 提出物理模型（假定）：1）反应物半径为R0； 2）反应物A是扩

14、散相；3）产物层的浓度是 线性分布的，且扩散层截面积不随厚度方向 变化而变化。建立数学模型（微分方程）：设产物层的厚度 为y,任意时刻以B为基准物的转化率为G， 则有：G=1-（1-y/R0）3；菲克定律：在纯扩散 过程中，单位时间单位扩散面积所传递的质 量J与浓度梯度成正比，其比例系数称为扩 散系数D，扩散系数是物性参数（与扩散物 质和扩散体系及其状态温度有关），其数学表 达式为:J=Ddc/dr则反应速率（单位反应面积） 为：dy /dt=DdcA/dr，由物理模型可得微分方 程为：dy /dt=DAc/y，初始条件t=0 y=0，求 解微分方程即可得到杨德尔方程18、碳酸钙分解机理是什么

15、？缪勒尔提出的 分解物理模型是怎样的？如何建立分解动力 学方程？根据理论和实验研究结果如何指导 碳酸钙分解反应器的设计与实际操作？1）分解机理由以下五个过程：气流向颗粒 表面传热：对流传热过程、产物层的传热： 导热过程、碳酸钙分解：四步完成、CO2穿 过产物层：扩散、CO2进入气流：对流扩散（2）缪勒尔模型：碳酸钙为球形颗粒；由 单一的化学过程控制，分解自球表面向中心 进行；碳酸钙在每个温度下都有一相应的平 衡分解压力（3）分解动力学方程的建立由缪勒尔模型可得：dy/dt=K （p|-p?）/p?（4）碳酸钙分解反应器的设计与实际操作： 提高分解温度；降低烟气中的CO2；缩小粒 径均可提高分解

16、速率，减少分解时间，但同 时均有相应的副作用。19、阿利特形成反应机理是怎样的？哪个过 程是阿利特形成过程的控制步骤？阿利特形成反应是在液相中完成的，因此其 反应机理包含以下过程：贝利特溶解过程； CaO溶解过程；Ca粒子向贝利特扩散过程； 阿利特在液相中形成成核；阿利特结晶过程。 其中CaO溶解过程为控制步骤20、什么是烧结？评价烧结过程质量的指标 有哪些？一种或多种粉状物料或坯体在高温作用下， 产生体积收缩、气孔排出逐渐变成致密坚固 整体的过程，称为烧结。一般常用烧成收缩、 强度、容重和气孔率等物理指标来衡量物料 烧结质量。21、烧结过程是怎样分类的？按烧结过程中有否液相分：固相与液相烧结

17、； 按烧结过程中是否加压分：常压与加压烧结 （热压、热等静压、热锻）；按是否利用活性 物质分：活性烧结与非活性烧结22、烧结过程与熔融、固相反应、烧成等过 程的异同是什么？ 烧结与熔融:烧结和熔融均须在高温下进行， 但烧结温度远低于熔融温度烧结与固相反应：两者均是在远低于熔融温 度下进行，烧结可以是单组分材料也可以是 多组分材料，可以包含化学反应（固相反应） 也可以不包含化学反应；固相反应则是化学 反应，必须是两个或多个组分间进行的化学 反应过程，固相反应也可同时伴随烧结，也 可不伴随烧结。烧结与烧成：烧结是烧成的组成部分，烧成 包含众多的物理化学变化23、何谓固相烧结？固相烧结过程分哪几个

18、阶段？各阶段特征是什么？固相烧结：是指没有液相参加的烧结，一般 包含气孔率降低，颗粒总面积减小，表面自 由能减小以及与其相联系的晶粒长大等变 化，分为三个阶段：初、中、末三个阶段 初期：开始颗粒间点接触，气固表面积基本 不变，随温度升高，颗粒间开始键合重新排 列形成晶界。中期：有明显的传质，颗粒间 为面接触，晶界开始移动。末期：气孔逐渐 转化为孤立的气孔并迁移到晶粒界通过扩散 逐渐排出，烧结体变为致密体24、固相烧结过程的机理是什么？（1）蒸发-凝聚传质过程（2）表面-表面扩 散传质过程（3）表面-晶格扩散传质过程（4） 晶界-晶界扩散传质过程（5）晶界-晶格扩散 传质过程（6）位错-晶格扩散

19、传质过程。上 述六种传质过程是并列进行的，具体对不同 的烧结体系及烧结时期和条件，是其中的任 意一种或几种控制烧结过程速率25、什么叫液相烧结？液相烧结过程与固相 烧结过程有何异同？液相烧结是指有液相参与下的烧结。与固相烧结相同的是：推动力均是过剩表面 自由能；烧结过程均是由充填气孔，颗粒重 排、晶粒生长等阶段构成与固相烧结不同的是：对流传质比扩散传质 快；由于比固相烧结多了一相，因此烧结过 程除了固相烧结的因素外，固相烧结所没有 的液相数量、液相性质（粘度）、液固润湿状 况、固相在液相中的溶解度等因素相关26、液相烧结机理是怎样的？液相烧结机理主要是以下列三种机构进行 的：粘性流动传质、塑性

20、流动传质、溶解沉 淀传质27、玻璃形成动力学特征规律是什么？各种 影响因素是如何影响玻璃形成速度的？玻璃形成过程速率取决于石英砂粒的容扩速 率。石英砂粒在熔体中的溶解速率可用下式 表示：t=K SiO23/Na 02 SiO2溶解终 了时单位体积中SiO22质量浓度 K温度与 表面影响系数从形成开始到结束大约30分钟左右，影响玻 璃形成速度的影响因素有玻璃成分、砂粒大 小、熔制温度玻璃成分：通常用熔化速率常数，一个表示 玻璃相对难熔的特征值，其定义根据玻璃品 种的不同而不同，一般在64之间变化，越 大越难熔。砂粒大小：粒度越大越难熔，溶化时间与粒 径成比例，熔制温度：越高熔化速度越快，。28、

21、玻璃液澄清过程的影响因素有哪些？各 种影响因素是如何影响气泡的排除过程的？ 在硅酸盐与玻璃形成阶段中形成大量气体 玻璃液的澄清过程是指排除气泡的过程玻璃液中可见气泡的排出以两种方式进行， 大于临界泡径的气泡由玻璃液内上升到玻璃 液面。而后破裂进入大窑空间小于临界泡径 的气泡在玻璃液表面张力作用下溶解于玻璃 液中而消失。影响气泡排除的因素有：（1） 玻璃液粘度:气泡上升速度与粘度成反比（2） 气泡大小：大气泡上升速度与气泡直径的平 方成成正比（3）玻璃液的表面张力：表面张 力越大越利于小气泡的溶解而消失（4）玻璃 液温度：温度越低，气泡压力越大，越易使 小气泡消失（5）澄清剂的影响：通过添加澄

22、清剂在澄清阶段不断产生气体充填到在玻璃 形成阶段所产生的气泡内使之长大而逸出29、用简单二元系统研究水泥熟料烧成动力 学得到哪些结论？（1）氧化钙与二氧化硅间的固相反应是受扩 散控制的固相反应（2）固相扩散控制反应动 力学规律遵循杨德尔方程。最新的更准确的 方程是：t=R 2/k（1-2/3G）-（1-G）2/3 （3）在 C S二元系统中C2S是直接形成的，没有中 间产物；C3S是由C2S和CaO反应形成的。 在CA二元系统中，C3A是经过许多中间 产物逐步形成的。（4）原始物料的化学性质、 煅烧温度、加热速率等因素将显著影响C3S 的形成速率。30、工业反应器常用的分类方式有哪些？ 反应物

23、相态、反应器结构、操作方法、物料 流动形态、气（液）固接触方式31、按反应器内反应物相态分哪些类型？各 类型的特征是什么？按反应器内反应物相态可分为均相和非均相 两大类均相反应器的特征是反应无相界面，反应速 率只与温度和浓度有关非均相反应器，其反应存在相界面，实际反 应速率与相界面大小及相间传质速率有关32、按工业反应器结构形式可分哪些类型？ 各类型特征有哪些？按工业反应器结构可分为：釜、管、塔、床、 窑、炉釜:是古代的炊器，敛口，圆底，置于灶口。 反应釜：最常用的反应器，外形实质是一个 容器（高径比较小或长径比较小），必有液相 参与的反应器，常带搅拌器、冷却夹套等装 置管：结构上最简单的一种

24、反应器，管式反应 器实质上是一根或一组长径比很大的管子所 构成的装置，有盘管式、列管式等，常用于 气相、液相反应器。塔：结构特点是高径比一般都大于4，内设 构件（如塔板、气体分布器等），反应特点是 气液相界面比表面积大，主要用于快速气液 反应，常用于气液两相反应。床：结构特点是一般有壳体、气体（液体） 分布板（床）、换热器等装置，常见的形式有 固定床、喷腾床、流化床等，反应特点是气 固相界面比表面积大，常用于气固、液固反 应器窑：通常用于硅酸盐工业高温反应器：1）机 立窑：窑体呈垂直竖立的圆筒状，内衬耐火 材料2）回转窑：窑体是一个倾斜放置的回 转式直圆筒，或局部扩大的圆筒，内衬耐火 材料3）

25、倒焰窑：窑体是一砖砌的方行或圆 形构筑物，窑座分布若干吸火孔，烟气经此 孔及烟囱排出4）隧道窑：5）池窑：窑体是 -水平放置的长方形砖砌构筑物，内衬耐火材 料6）炉：本义是指贮火的地方，泛指高温 反应器，按供热方式可分为燃料炉和电炉两 类33、按操作方法反应器可分为哪些类型？各 类型的特征是什么？可分为间歇式、半间歇式和连续式三种。（1） 间歇式反应器：反应物料一次加入反应器； 经一定反应时间后一次取出反应产物；反应 物与反应产物浓度随时间变化，是一不稳定 过程；劳动强度大，生产效率低；灵活，设 备费用底，适合多产品小批量生产。（2）连 续反应器反应物连续不断加入反应器；反应产物连续 取出；反

26、应器内任何一类反应物或产物浓度 不随时间改变，是一稳定过程；便于自动化， 劳动效率高，产品质量稳定，但设备费用高。（3）半间歇式反应器：一种反应物料分批加 入，各种物料连续加入，经一定时间取出反 应产物；或分批加入反应物料，连续移走部 分产品（蒸馏法）。34、按物料流动形态分为哪些类型？各类型 特征是什么？（1）全混流反应器：反应器内物料混合完全 均匀。反应器内各处物料浓度和温度完全相 同，并等于出口处物料的温度与浓度。（2） 活塞流反应器：反应器内物料以相同速率沿 同一方向向前流动，与流动方向垂直截面上 各类参数（浓度，温度，压力，流速）都相 同，在流动方向上不存在反混。长径比大（大 于50

27、），流速高（雷诺数大于10000）的管式 反应器可近似看成是这种反应器。（3）非理 想流反应器：流体在反应器内的流动偏离上 述两种流动状态，固定床反应器属这种类型 反应器。35、按气固相接触方式分反应器分为哪些类 型？各类型的特征是什么？（1）固定床反应器：在这种反应器中，固体 物料固定不动，气体流过固体物料时发生气 固相反应。固体物料一次装入，流体连续流 动，属于半连续式操作。（2）移动床反应器： 固体物料与气体物料同时逆向或同向移动， 如立窑。（3）流化床反应器：在这种反应器 内的固体颗粒接近完全混合状态，气固相接 触面积大，传热快，床内温度均匀。（4）喷 腾床反应器：在这种反应器内气固相

28、接触方 式类似于流化床。在高速气流作用下，不能 流态化的粗大固体颗粒，随气流上升，在床 层上方空隙部分，固体颗粒沿喷流周围边界 下落，然后又被气流带起，往复循环。36、与间歇反应器比较连续流动反应器的中 物料停留时间和反应物浓度有何特点？间歇反应器：所有物料停留时间相同，反应 物浓度随时间逐渐降低。连续反应器：同时进入反应器的物料的停留 时间不同，形成停留时间分布；反应物浓度 初始迅速降低至出口浓度，反应速率较慢。37、什么叫物料的混合水平？什么叫返混？ 混合水平：是指两股或多股流体在同一反应 器中所能达到的分隔尺度，通常有宏观、微 观及介于之间的混合三种。微观混合水平：物料进入反应器后，物料

29、间 的混合达到了分子状态的分隔尺度，即形成 了单个分子水平上的混合。宏观混合水平：物料在反应器内被分散成分 子团（微元体）微观流体与宏观流体。物料 混合水平对化学反应有明显影响返混：不同时间进入反应器的物料之间的混 合。返混是由于对流，分子扩散，涡流扩散 造成的，其结果是生产能力下降。38、根据物料在反应器内运动混合情况可将 反应器内的流动分为哪些模型的流动？物料在反应器内的流动状况对反应结果有极 大影响；物料在反应器内的混合可分为基本 上没有混合，基本上均匀混合及介于二者之 间的流动三种情况。1）理想流动模型（两种）:（1）全混流流动模型（又称理想混合流动模 型）（2）活塞流流动模型（又称平

30、推流流动 模型）2）非理想流动模型：偏离上述两种理 想流动的实际流动状态模型称为非理想模 型，根据情况又可简化为扩散模型和多釜串 联模型两种。单参数扩散模型：双参数扩散 模型：多釜串联模型：39、造成非理想流动模型的原因有哪些？ 对管式反应器偏离活塞流的原因有两个，一 个由于流体具有粘性使得在管内的线速率不 相同而产生的偏离，另一个是由于轴向浓度 差引起的扩散使得物料在反应器内停留时间 不同而产生的偏离对搅拌槽式反应器偏离全混流模型的原因： 搅拌不充分；存在短路和死区。40、如何简化非理想流动过程（实际流动过 程）？（1）对长径比大，流速高的管式反应器和高 效搅拌槽式反应器内流体流动接近理想流

31、 动，可用两种理想流动模型分别处理，不会 造成很大误差。（2）对反应器内流动状况偏离理想流动较 小，可将理想流动模型略加修正，即采用轴 向扩散模型及多釜串联模型（3）反应器内流体流动偏离理想流动较大 时，根据引起偏离的原因，可分为几个适当 的模型进行计算。41、如何分析求解单参数扩散模型反应物浓 度与反应管长的定态函数关系？（1）分析求解的目的：反应物浓度C与管 长x之间的函数关系，即求C （x） （2）物 理模型（单参数扩散）的构建:径向无浓度差; 轴向无温度差；稳定态；常物性；（3 ）数学 模型的构建（课件）（4）数学模型的解算（课 件）42、如何分析求解双釜（多釜）串联模型出 口反应物的

32、浓度？（课本）43、什么是停留时间分布密度函数与分布函 数？如何测定与计算？t=0时刻同时进入反应器的示踪粒子数为N； 停留时间在t与t+dt的粒子数为dN；定义 停留时间分布密度函数为E（t）：即在t时刻的 单位时间内离开系统的示踪粒子的百分数。 0-t时刻期间内离开反应器的粒子数占总的 粒子数的百分数称为停留时间累积分布函数 F（t）E （t） = F（t）=测定方法有：脉冲法和阶跃法两种44、如何根据分布密度函数及分布函数判定 反应器的流动模型？定量判定通过引入平均停留时间和方差及相 关无因次参数，由无因次方差的大小进行判 定流动模型偏离理想流动的程度，其定义分别为：45、什么是固定床反

33、应器？有何特点？ 固体颗粒静置在气体（液体）分布器上，气 体（液体）通过分布器穿过固体颗粒而完成相 应反应的装置称为固定床反应器。其特点是： 床层内流体流动近于平推流、反应速度快、 停留时间可严格控制、温度分布可适当调节、 固定床内温差较大、不易控制、颗粒不能实 现连续在线更换46、影响固定床传递特性的因素有哪些？这 些因素用什么参数进行描述？床层颗粒性状：颗粒当量直径、空隙度、导 热系数、密度流体物性：流体密度、导热系数、动力黏度、 扩散系数床层形状和尺寸：床层当量直径、床层厚度 推动力状况：床层压力场、床层温度场、床 层浓度场47、什么是流化床反应器？有何特点？通过气体（或液体）的流动冲击

34、作用，使反 应器内固体颗粒悬浮起来，在反应器内作剧 烈运动，并完成相应的反应过程的反应器称 为流化床反应器。其特点是：1）气固之间的 接触面积大，相间传递过程的面积增大了 2） 气固相对运动速度加大，强化了气固两相的 传递过程3）床层温度均匀，且容易控制4） 床层固体颗粒容易实现连续式替换5）床层 稳定性差，容易产生气泡、沟流、节涌、死 床等非正常操作6）床层近于全混流，反应 推动力较低7）存在扬析及对器壁的碰撞磨 损较严重48、流化床中通常需要考虑哪些过程？影响 流化床传递过程的因素有哪些？这些因素用 什么参数进行描述？需要考虑的过程有：气体流动过程；气固相 的传热过程；气固相的传质过程；床

35、层与器 壁间的传热过程；化学反应过程；气泡在床 层中的运动过程；颗粒的杨析过程 影响这些过程的因素有：床层颗粒性状：颗 粒当量直径、颗粒真实密度、颗粒堆积密度、 颗粒形状、颗粒导热系数；流体物性：流体 密度、导热系数、动力粘度、扩散系数；床 层流体速度：通常用空塔速度描述；床层形 状和尺寸：床层当量直径、床层高度；床层 构件形状和尺寸：布风板结构形状和参数， 内构件的形状和参数49、什么是回转式反应器？有何特点？具有一定倾斜度的旋转圆筒体式的反应器称 为回转式反应器，其显著特点是：1）对反应 物料的适应性强2）流动压降低3）反应温度、 停留时间调节控制方便4）反应物及产物均 呈连续性运动5）相

36、间的接触面积小，反应 速率低6）相间相对速率小，传递强度低7） 进出口密封性能差8）高温内衬耐火砖寿命 较短50、回转窑中通常需要考虑哪些过程？影响 回转窑传递过程的因素有哪些？这些因素用 什么参数进行描述？需要考虑的过程有：1）气体流动过程；2） 固体运动过程；3）气固相的传热过程；4） 气体与器壁间的传热过程；5）固体物料与器 壁间的传热过程；6）气固间的传质过程；7） 燃料燃烧过程。影响这些过程的因素有：固 体颗粒性状：颗粒当量直径、颗粒真实密度、 颗粒堆积密度、颗粒形状、颗粒导热系数； 流体物性：流体密度、导热系数、动力粘度、 扩散系数;气流速度:通常用平均速度描述； 物料速度：窑体形状结构尺寸：填充率、斜 度、转速、直径；窑内构件形状和尺寸：链 条、扬料板等内构件的形状尺寸51、如何进行间歇操作理想搅拌釜的设计计 算？52、.如何进行平推流反应器的设计计算？53、如何进行全混流反应器设计的设计计 算？