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模拟理想搅拌式反应釜系统

浏览次数: 发布日期:2020-03-07 11:02

搅拌式反应釜列管式冷凝器专业生产厂家无锡天骥化工设备2020年3月7日讯  连续搅拌式反应器 (CSTRs) 也称作理想搅拌式反应釜,常用于化学及生物化学行业。这类反应釜可以在稳定状态下运行,具有良好的混合属性,所以大家假定反应釜内的成分是均匀的。使用反应工程接口中的一个新模型,大家能够可视化一个理想反应釜系统内的动力学。

理想搅拌反应釜的应用

反应釜较常用于化工行业,它具有完美混合条件,并支撑液位控制。大家假定这类理想搅拌式反应釜内能实现完美混合,而且输出成分与反应釜内材料的成分完全相同。在这类系统中,会不断向反应釜中加入反应物,并连续不断地移出反应产物。下图显示了连续搅拌反应釜的不同部件。


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连续搅拌釜示意图。

(”连续搅拌釜的截面图” 图片由 Aushulz 自行制作。已获得 Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0 授权,并通过 Wikimedia Commons 分享)。

 

模拟一个级联理想反应釜系统


COMSOL Multiphysics 5.0 版本提供了理想搅拌反应釜系统模型,其中使用一个新的被称作通用 CSTR 的反应釜类型,这是反应工程接口中新增的一项功能(点击此处了解本接口的这项新功能及其他更新)。

模型设计用于求解液相的一阶不可逆反应,反应物 A 产生产物 B。反应发生在一个包含两个级联反应釜的理想系统中。下图显示了这些反应釜。第一个反应釜的体积 vtank1 为 1 m3,第二个反应釜的体积 vtank2 初始为 1.5 m3

 

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反应釜系统的详细描述


开始时,两个反应釜中均仅填充了溶剂。含反应物 A 的溶剂以 vf1 = 1 m3/min 的体积流率输入第一个反应釜。第一个反应釜的出口速率设定为 vout1 = 0.9 m3/min。出口流体以 vf2 = vout1 的速度进入第二个反应釜。以 vfresh2 = 0.5 m3/min 的速度向第二个反应釜输入新的含反应物 A 的溶剂。第二个反应釜的出口流速调整为 vout2 = 1 m3/min。

模型中包括两个停止条件。如果任何一个反应釜的体积为初始体积的 1% 或更低,计算就将停止。

 

下方的第一张图突出显示了每个反应釜中反应物 A 及产物 B 的浓度。


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两个反应釜内的浓度对比


下一张绘图显示了每个反应釜的体积变化。根据这些体积及已知的每个反应釜的截面面积,可以计算出液位。


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反应釜体积

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