第九章热量传递与反应器的热稳定性 化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 1154
化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 1/54 第九章 热量传递与反应器的热稳定性
任何化学反应都有一定的反应热效应，尤其是反应 热效应很大时，在进行传质过程的同时必定伴有热量传 递过程，它对化学反应的影响不可忽略。 反应过程的热量传递，按尺度分为： (1)颗粒尺度的热量传递（催化剂颗粒与其周围流体之 间的传热过程)： (2)设备尺度的热量传递（反应器内外进行的热量传 递)。 化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 2/54
化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 2/54 任何化学反应都有一定的反应热效应，尤其是反应 热效应很大时，在进行传质过程的同时必定伴有热量传 递过程，它对化学反应的影响不可忽略。 反应过程的热量传递，按尺度分为： （1）颗粒尺度的热量传递（催化剂颗粒与其周围流体之 间的传热过程）； （2）设备尺度的热量传递（反应器内外进行的热量传 递）
热稳定性的概念 在反应器的操作过程中的各有关参数，受到 偶然的原因所引起的波动称之为扰动。当扰动消 失后，原来处于平衡状态下的反应器可能出现两 种情况： (1)反应温度会自动返回原来的状态，则反 应器是热稳定的，或是具有自衡能力； (2)反应温度会继续变化直到建立新的平衡 状态，则该反应器是不稳定的，或无自衡能力。 化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 3/54
化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 3/54 在反应器的操作过程中的各有关参数，受到 偶然的原因所引起的波动称之为扰动。当扰动消 失后，原来处于平衡状态下的反应器可能出现两 种情况： （1）反应温度会自动返回原来的状态，则反 应器是热稳定的，或是具有自衡能力； （2）反应温度会继续变化直到建立新的平衡 状态，则该反应器是不稳定的，或无自衡能力。 热稳定性的概念
平衡和稳定是两个不同的概念。平衡有两种：稳定的 平衡和不稳定的平衡；热稳定性条件比平衡条件苛刻的多。 热平衡条件为：移热速率等于反应的放热速率，可以 采用很大的传热温差，以减少必需的传热面积，从而简化 了反应器的结构； 热稳定条件：除了满足移热速率等于反应的放热速率 外，还给传热温差以限制，要求传热温差必须小于某个给 定值，因而大大增加了所需的传热面积。 化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 4/54
化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 4/54 平衡和稳定是两个不同的概念。平衡有两种：稳定的 平衡和不稳定的平衡；热稳定性条件比平衡条件苛刻的多。 热平衡条件为：移热速率等于反应的放热速率，可以 采用很大的传热温差，以减少必需的传热面积，从而简化 了反应器的结构； 热稳定条件：除了满足移热速率等于反应的放热速率 外，还给传热温差以限制，要求传热温差必须小于某个给 定值，因而大大增加了所需的传热面积
参数灵敏性指的是各有关参数如流量、进口温度和冷 却介质温度等作微小调整时，反应器内温度或反应结果变 化的多少。 热稳定性是对微小的短暂的扰动而言的；参数灵敏性 则是对微小但持久的调整而言的。 参数灵敏性高，对参数的调整就会有过高的精度要求 使反应器的操作变得十分困难。在反应器设计时，应尽 量避免过高的参数灵敏性。 化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 5/54
化学反应工程基础 第九章热量传递与反应器的热稳定性 5/54 参数灵敏性指的是各有关参数如流量、进口温度和冷 却介质温度等作微小调整时，反应器内温度或反应结果变 化的多少。 热稳定性是对微小的短暂的扰动而言的；参数灵敏性 则是对微小但持久的调整而言的。 参数灵敏性高，对参数的调整就会有过高的精度要求， 使反应器的操作变得十分困难。在反应器设计时，应尽 量避免过高的参数灵敏性