化学反应工程?化学反应工程是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的一门新兴工程学科。它是在化工热力学、反应动力学、那么,化学反应工程?一起来了解一下吧。
三传:热量传递,质量传递,动量传递;一反:化工反应过程
“三传一反”概括了化工生产过程的全部特征,传递过程被认为是单元操作的理论基础,开辟了化学工程发展过程的第二个历程。
“三传”为动量传递(流体输送、过滤、沉降、固体镇握流态化等,遵循流体动力学基本规律)、热量传递(加热、冷却、蒸发、冷凝等,遵循热量传递基本规律)和质量传递(蒸馏、吸收、萃取、干燥等,遵循质量传递基本规律),“一反”为化学反应过程。简称为‘三传一反’。”
化学反应工程研究内容
1、研究化学反应规律,建立反应动力学模型亦即对所研究的化学反应,以简化的或近似的数学表达式来表述反应速率和选择率与温度和浓度等的关系。
2、研究反应器的传递规律,建立反应器传递模型亦即对各吵旅碧类常用的反应器内的流动、传热和传质等过程进行理论和实验研究,并力求以数学式予以表达。
3、研究反应器内传递过程对反应结果的影响对一个特定反应器内进行的特定的化学反应过程,在其反应动力学模型和反应器传递模型都已升举确定的条件下,将这些数学模型与物料衡算、热量衡算等方程联立求解,就可以预测反应结果和反应器操作性能。
以上内容参考:-三传一反
三传一反分为“三传”和“一笑敬配反”两个部分。
“三传”指的分别是:
1、动量传递(流体输送、过滤、沉降、固体流态化等,遵循流体动力学基本规律);
2、热量传递(加热、冷却、蒸发、冷凝等,遵循热量传递基本规律);
3、质量传递(蒸馏、吸收、萃取、干燥等,遵循质量传递基本规律)。
“一反”指的是:化学反应过程。
什么是动量传递:
动量传递:流动着的流体与相邻的流体层或管壁间有相对运动,流速较高、动量较大的流体的动量会向相邻的低速流体层或壁面的边界层转移,称为动量传递。
动量传递指在流动着的流体中动量由高速流体层向相邻的低速流体层的转移,与热量传递和质量传递并列为三种传递过程。
动量稿基传递影响到流动空间中速度分布的状况和流动阻力的大小,并且因此而影响热量和质量的传递。动量传递是化工设备研究和设计的基础。动量传递的理论基础是流体力学,它的主要研究对象是粘性流体流动。
什么是热量传递:
热量传递是一种复杂的现象,常把它分成三种基本方式,即热传导、热对流及热辐射。生产和生活中所遇到的热量传递现象往往是这三种基本方式的不同主次的组合。
有三个方面
化学反应工程的研究内容主要包括以下几个方面:
①研究化学反应规律,建立反应动力学模型亦即对所研究的化学反应,以简化的或近似的数学表达式来表述反应速率和选择率与温度和浓正宽度等的关系.这本来是物理化学的研究领域,但是化学反应工程工作者由于工业实践的需要,在这方面也进行了大量的工作.不同之处是,化学反应工程工作者着重于建立反应速率的定量关系式,而且更多地依赖于实验测定和数据关联.多年来,已发展了一整套动力学实明绝验研究方法,其中包括各种实验用反应器的使用、实验数据的统计处理方法和实验规划方法等.
②研究反应器的传递规律,建立反应器传递模型亦即对各类常用的反应器内的流动、传热和传质等过程进行理论和实验研究,并力求以数学式予以表达.由于传递过程只是物理的,所以研究时可以避免化学反应,用廉价的模拟物系(如空气、水、砂子等)代替实际反应物系进行实验.这种实验常称为冷态模拟实验,简称冷模实验.传递过程的规律可能因设备尺寸而异,冷模实验所采用的设备应是一系列不同尺寸的装置;为可靠起见,所用设备甚至还包括与工业规模相仿的大型实验装置.各类反应器内的传递过程大都比较复杂,有待更深入地去研究.
③研究反应器内传递过程对反应结果的影响对一个特定反应器内进行的特定的化学反应过程,在其反应动力学模型和反应器传递模型都已确定的条件下,将这些数学模型与物料衡算、热量衡算等方程联立求解,就可以预测反应结果和反应器操作性能.由于实际工业举槐亮反应过程的复杂性,至今尚不能对所有工业反应过程都建立可供实用的反应动力学模型和反应器传递模型.因此,进行化学反应工程的理论研究时,概括性地提出若干个典型的传递过程.例如:伴随着流动发生的各种不同的混合,如返混、微观混合、滴际混合等;反应过程中的传质和传热,包括反应相外传质和传热(传质和反应相继发生)和反应相内传质和传热(反应和传质同时进行).然后,对各个典型传递过程逐个地进行研究,忽略其他因素,单独地考察其对不同类型反应结果的影响.例如,对反应相外的传质,理论研究得出其判据为达姆科勒数Dα,并已导出当Dα取不同值时外部传质对反应结果的影响程度.同样,对反应相内的传质,也得出了相应的判据西勒模数 φ.这些理论研究成果构成了本学科内容的重要组成部分.这些成果一般并不一定能够直接用于反应器的设计,但是对于分析判断却有重要的指导意义.
三传为动量传递、热量传递和质量传递,一反为化学反应过程。简称为三传一反。
动量传递指流体输送、过滤、沉降、固体流态化等,遵循流体动力学笑竖基本规律;
热量传递指加热、冷却、蒸发、冷凝等,遵循热量传递基本规律;
质量传递指蒸馏、吸收、萃取、干燥等,遵循质量传递基本规律。
三传一反概括了化工生产过程的全部特征,传递过程被认为是单元操作的理论基础,开辟了化学工程发展过程的第二个历程。
扩展资料:
1、动量传递的机理:
分子动量传递,或羡由分子热运动和分子间的吸引力造成;涡流动量传递,由流体微团的脉动运动(或涡旋运动)所造成。
动量传递的两个前提是相邻流体碰团大层间存在的速度差异(速度梯度)和物质的交换。
2、热量传递的基本方式:导热、热对流及热辐射。
物体内部或者物体之间,只要有温差的存在,就有热量自发地由高温处向低温处传递。
参考资料来源:——三传一反
主要用于进行工业反应过程的开发、放大和操作优化以及新型反应器和反应技术的开发。
①工业反应过程的开发和放大在化学反应工程学科建立以前,工业界广泛采用的方法是逐级经验放大的方法。其步骤是,首先在小型试验中进行反应器的选型和确定优越的工艺条件(温度、压力、浓度、流速和反应时间度),然后自小至大进行多次中间试验,直至工业规模。由于全部实验带有经验性质,而且试验所用设备的尺寸逐级增大,因而取名为逐级经验放大。中间试验往往耗资大而历时久。化学反应工程学科建立以后,逐步形成一套新的数学模型方法。这种方法是首先在小型试验中确定动力学模型;然后在冷模试验中确定各类候选反应器的传递模型;进而在计算机上进行各候选反应器内反应过程的模拟研究,即在各种不同的工艺条件下对反应器数学模型进行数值求解,预测反应结果,并据此进行反应器的选型,优选工艺条件并设计反应器。采用这种方法时,往往也需要进行适当规模的中间试验,目的是为了“检验”和“修正”模型,以及考察模型中难以包括的因茄旦素(如微量杂质的积累,焦油的生成,材质的腐蚀,颗粒粉碎,等等)可能产生影响。而不是为了自小至大进行逐级放大。时下,逐级经验放大和数学模型两种方法同时陪链并存,各有适用范围。
以上就是化学反应工程的全部内容,化学反应工程是化工类专业的一门专业主干课、核心课程。化学反应工程涉及物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制等,知识领域广泛、内容新颖,对于培养学生的反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。