《生化反应器原理》第五章（5-4）活塞流反应器（PFR）

54活塞流反应器(PFR) PFR是一类细长的反应器的抽象 反应液在PFR中以平稳、等速、不受干扰的 方式流动,其特征为: 在流动方向上,不存在“返混” 反应液各质点在PFR中的停留时间是一致的 垂直于流动方向的同一截面上的反应液的物 化特性不随时间变化 dv= A di F= At dc P=A·t auce Au(cit -an I=L

5.4 活塞流反应器（PFR） PFR是一类细长的反应器的抽象 反应液在PFR中以平稳、等速、不受干扰的 方式流动，其特征为： ➢ 在流动方向上，不存在“返混” ➢ 反应液各质点在PFR中的停留时间是一致的 ➢ 垂直于流动方向的同一截面上的反应液的物、 化特性不随时间变化

541PFR的反应时间的表达式 对PFR中取微体积元d进行底物的物料平衡, 有 输入dV的)(输出dV的)(在dV内反应 底物质量=底物质量+|消耗底物的 速率 速率 质量速率 dc dc auc AuCs S dl+ S Adl 消耗

5.4.1 PFR的反应时间的表达式 对PFR中取微体积元dV进行底物的物料平衡， 有 即           +           =           质量速率 消耗底物的 在 内反应 速率 底物质量 输出 的 速率 底物质量 输入d VR 的 d VR d VR Adl d t d C d l d l d C AuC Au C S S S S         +      = + 消耗

式中APFR的截面积 L流速 du-PFR的长度L的微长度 反应时间 PFR L/u PFR

式中 A——PFR的截面积 u——流速 dl——PFR的长度L的微长度 反应时间 t PFR = L / u dl u dtPFR 1 =

代入底物的物料平衡式并整理,有 dCs =-vs dt per 代入边界条件,积分有 PFRII-O =0时,Cs=Cso PFRIELPFR 时 S dcs rcso dCs PFR do C S dt)消耗

代入底物的物料平衡式并整理，有 代入边界条件，积分有 时， 时， dCS = −VS dt PFR 0 0 = PFR l= t CS = CS 0 PFR l L PFR t = t = CS = CS         = − 0 0 S S S S C C S S C C S S PFR V d C d t d C d C t 消耗

542在PFR中的均相酶促反应方程 设酶促反应符合MM方程,有 so dc S PFR max Km+Cs SO PFR max SO 令转化率 X=1 S SO

5.4.2 在PFR中的均相酶促反应方程 设酶促反应符合M-M方程，有 令转化率   +  = = 0 0 max S S S S C C m S S S C C S S PFR K C V C d C V d C t ( )          = − + S S PFR S S m C C t V C C K 0 max 0 ln 0 1 S S S C C X = −