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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 化工设备 » 单元操作 » 湍流 涡流对反应速率的影响
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soglio

金虫 (正式写手)

[求助] 湍流 涡流对反应速率的影响 已有1人参与

请教一个问题

现在在做一个连续化学反应的对比

一个简单的设备是，2组反应物通过注入一个管状反应器（相同尺寸），然后流出进行分离表征。

在一个是直管
里面的流体假设是层流，流入速度v1，流出速度v2，考虑损失V1>V2；
一个是多孔介质（无催化剂），流出速度仍为v2，流体为保持这个v2，流体经过多孔介质的干扰在微区域产生了湍流和涡流，流入速度为v3，显然有v3>v2，因此V3>V1>V2。如图所示。

2者的本质区别是一个发生了湍流或涡流，一个是平流。

进入的化学反应物A+B->C+D的反应速率，是否有区别，应该如果数学表达。
或者说2者的反应速率差别在哪里？

请赐教。金币可以追增

湍流 涡流对反应速率的影响


湍流 涡流对反应速率的影响-1
图示.jpg
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1楼 2017-07-17 14:28:40
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定宝

铁杆木虫 (正式写手)
湍流应该能促进反应物混合的吧，我不懂，我坐等大神出现

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2楼2017-07-17 14:52:52
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4419966jia

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ...
感谢参与，应助指数 +1
soglio: 金币+60, ★有帮助, 请多指教 2017-07-17 17:37:50
fatewu: 金币+5, 辛苦了 2017-11-04 17:03:36
这个命题有问题啊，PFR平推流反应器而言，进出口质量守恒，所以质量流速一定是一致的。若无相变存在的话，考虑到经过反应器会产生压力降，进口的压力＞出口，所以出口的体积流速反而应该大于进口的体积流速。
按照反应速率而言，得看你的反应级数，诚然湍流会强化物料的混合，但是也带来的返混，这是平推流反应器最麻烦的问题。反应器内填充了多孔材料的话，第一个物料的空间下降，说明组分的停留时间缩短，反应的转化率会下降，同时多孔材料填充条件下会存在孔内流速过慢，反应物滞留时间不均的情况，也会导致总体的转化率下降。
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3楼2017-07-17 17:05:35
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soglio

金虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by 4419966jia at 2017-07-17 17:05:35
这个命题有问题啊，PFR平推流反应器而言，进出口质量守恒，所以质量流速一定是一致的。若无相变存在的话，考虑到经过反应器会产生压力降，进口的压力＞出口，所以出口的体积流速反而应该大于进口的体积流速。
按照 ...

多谢指点，我在这个领域不熟。
假设反应是不可逆的，一旦反应物接触即可生成。我总觉得里面那么多孔，增加了接触，分子扩散更快。
另一个假设是，多孔的和无孔在静止下，即没有运动带来的扰动，应该速率是一样的，不知道是否成立。例如一个慢反应在捅里，慢慢的加一些多孔材料去，而不扰动，应该不会更快。

因此，加速是运动条件下的，多孔带来扰动即微小区域的湍流或涡流，对否？
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4楼2017-07-17 17:36:46
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4419966jia

木虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by soglio at 2017-07-17 17:36:46
多谢指点，我在这个领域不熟。
假设反应是不可逆的，一旦反应物接触即可生成。我总觉得里面那么多孔，增加了接触，分子扩散更快。
另一个假设是，多孔的和无孔在静止下，即没有运动带来的扰动，应该速率是一样的 ...

一般工业上对管道中物流混合可以采用的是两种混合器，即静态混合器和动态混合器，静态依靠管道内安装折流板，动态则依靠文丘里喷射。这两种方式都会产生湍动从而实现物料的混合。你说的在管道内添加多孔材料的确会增加分子的扩散，但是这种效果并不是孔道产生的，而是填料本身阻流作用所带来的。同时并没有增加真正意义上的反应速率，而是通过宏观扰动加速分子扩散从而更快达到平衡态。
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5楼2017-07-18 08:41:15
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lj2337

铁虫 (小有名气)
加快

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八九不离十
6楼2017-07-19 14:45:13
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rickylu

新虫 (初入文坛)
试试康宁的吧

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7楼2017-07-23 01:08:33
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