题目
对于在()反应器中进行的恒容反应,其平均停留时间,反应时间,空时一致。A. 间歇B. 平推流C. 全混流D. 连续
对于在()反应器中进行的恒容反应,其平均停留时间,反应时间,空时一致。
A. 间歇
B. 平推流
C. 全混流
D. 连续
题目解答
答案
B. 平推流
解析
本题考查不同类型反应器中平均停留时间、反应时间和空时的概念及关系。解题的关键在于理解各种反应器的特点,以及平均停留时间、反应时间和空时的定义,然后分析在不同反应器中这三个时间的一致性。
1. 明确相关概念
- 平均停留时间:指物料在反应器内停留时间的平均值。
- 反应时间:对于间歇反应器,是从反应开始到反应达到规定转化率所需的时间;对于连续反应器,是物料在反应器内实际进行反应的时间。
- 空时:指反应器的有效容积与进料体积流量之比,即$\tau=\frac{V}{v_0}$,其中$V$为反应器有效容积,$v_0$为进料体积流量。
2. 分析各选项反应器的特点
- A. 间歇反应器:
- 间歇反应器是分批操作的,物料一次性加入反应器,反应完成后再将产物一次性排出。
- 反应时间是物料在反应器内实际进行反应的时间,而平均停留时间和空时的概念在间歇反应器中并不适用,因为它不是连续进料和出料的,所以平均停留时间、反应时间和空时不一致。
- B. 平推流反应器:
- 平推流反应器中,物料以活塞流的方式通过反应器,即物料在反应器内沿轴向平行流动,如同一个整体向前推进,不存在返混现象。
- 对于平推流反应器,所有物料粒子在反应器内的停留时间是相同的,都等于空时$\tau$。因为没有返混,物料进入反应器后就一直向前流动,直到流出反应器,所以平均停留时间也等于空时。同时,反应时间也等于空时,因为物料在反应器内的停留时间就是反应进行的时间。因此,在平推流反应器中,平均停留时间、反应时间和空时是一致的。
- C. 全混流反应器:
- 全混流反应器中,物料进入反应器后立即与反应器内的原有物料充分混合,使得反应器内各处的物料浓度均匀一致。
- 由于存在返混,物料粒子在反应器内的停留时间各不相同,有长有短,所以平均停留时间等于空时,但反应时间与平均停留时间和空时并不相等。因为部分物料可能刚进入反应器就被排出,而部分物料可能在反应器内停留了很长时间,所以反应时间的分布是不均匀的,与平均停留时间和空时不一致。
- D. 连续反应器:
- 连续反应器是连续进料和出料的,但它包含了平推流反应器和全混流反应器等不同类型的反应器。
- 不同类型的连续反应器具有不同的流动特性,如平推流和全混流,所以不能一概而论地说连续反应器中平均停留时间、反应时间和空时一致。