化學反應工程?化學反應工程是化學工程的一個分支,以工業反應過程為主要研究對象,以反應技術的開發、反應過程的優化和反應器設計為主要目的的一門新興工程學科。它是在化工熱力學、反應動力學、那么,化學反應工程?一起來了解一下吧。
三傳:熱量傳遞,質量傳遞,動量傳遞;一反:化工反應過程
“三傳一反”概括了化工生產過程的全部特征,傳遞過程被認為是單元操作的理論基礎,開辟了化學工程發展過程的第二個歷程。
“三傳”為動量傳遞(流體輸送、過濾、沉降、固體鎮握流態化等,遵循流體動力學基本規律)、熱量傳遞(加熱、冷卻、蒸發、冷凝等,遵循熱量傳遞基本規律)和質量傳遞(蒸餾、吸收、萃取、干燥等,遵循質量傳遞基本規律),“一反”為化學反應過程。簡稱為‘三傳一反’。”
化學反應工程研究內容
1、研究化學反應規律,建立反應動力學模型亦即對所研究的化學反應,以簡化的或近似的數學表達式來表述反應速率和選擇率與溫度和濃度等的關系。
2、研究反應器的傳遞規律,建立反應器傳遞模型亦即對各吵旅碧類常用的反應器內的流動、傳熱和傳質等過程進行理論和實驗研究,并力求以數學式予以表達。
3、研究反應器內傳遞過程對反應結果的影響對一個特定反應器內進行的特定的化學反應過程,在其反應動力學模型和反應器傳遞模型都已升舉確定的條件下,將這些數學模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯立求解,就可以預測反應結果和反應器操作性能。
以上內容參考:-三傳一反
三傳一反分為“三傳”和“一笑敬配反”兩個部分。
“三傳”指的分別是:
1、動量傳遞(流體輸送、過濾、沉降、固體流態化等,遵循流體動力學基本規律);
2、熱量傳遞(加熱、冷卻、蒸發、冷凝等,遵循熱量傳遞基本規律);
3、質量傳遞(蒸餾、吸收、萃取、干燥等,遵循質量傳遞基本規律)。
“一反”指的是:化學反應過程。
什么是動量傳遞:
動量傳遞:流動著的流體與相鄰的流體層或管壁間有相對運動,流速較高、動量較大的流體的動量會向相鄰的低速流體層或壁面的邊界層轉移,稱為動量傳遞。
動量傳遞指在流動著的流體中動量由高速流體層向相鄰的低速流體層的轉移,與熱量傳遞和質量傳遞并列為三種傳遞過程。
動量稿基傳遞影響到流動空間中速度分布的狀況和流動阻力的大小,并且因此而影響熱量和質量的傳遞。動量傳遞是化工設備研究和設計的基礎。動量傳遞的理論基礎是流體力學,它的主要研究對象是粘性流體流動。
什么是熱量傳遞:
熱量傳遞是一種復雜的現象,常把它分成三種基本方式,即熱傳導、熱對流及熱輻射。生產和生活中所遇到的熱量傳遞現象往往是這三種基本方式的不同主次的組合。
有三個方面
化學反應工程的研究內容主要包括以下幾個方面:
①研究化學反應規律,建立反應動力學模型亦即對所研究的化學反應,以簡化的或近似的數學表達式來表述反應速率和選擇率與溫度和濃正寬度等的關系.這本來是物理化學的研究領域,但是化學反應工程工作者由于工業實踐的需要,在這方面也進行了大量的工作.不同之處是,化學反應工程工作者著重于建立反應速率的定量關系式,而且更多地依賴于實驗測定和數據關聯.多年來,已發展了一整套動力學實明絕驗研究方法,其中包括各種實驗用反應器的使用、實驗數據的統計處理方法和實驗規劃方法等.
②研究反應器的傳遞規律,建立反應器傳遞模型亦即對各類常用的反應器內的流動、傳熱和傳質等過程進行理論和實驗研究,并力求以數學式予以表達.由于傳遞過程只是物理的,所以研究時可以避免化學反應,用廉價的模擬物系(如空氣、水、砂子等)代替實際反應物系進行實驗.這種實驗常稱為冷態模擬實驗,簡稱冷模實驗.傳遞過程的規律可能因設備尺寸而異,冷模實驗所采用的設備應是一系列不同尺寸的裝置;為可靠起見,所用設備甚至還包括與工業規模相仿的大型實驗裝置.各類反應器內的傳遞過程大都比較復雜,有待更深入地去研究.
③研究反應器內傳遞過程對反應結果的影響對一個特定反應器內進行的特定的化學反應過程,在其反應動力學模型和反應器傳遞模型都已確定的條件下,將這些數學模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯立求解,就可以預測反應結果和反應器操作性能.由于實際工業舉槐亮反應過程的復雜性,至今尚不能對所有工業反應過程都建立可供實用的反應動力學模型和反應器傳遞模型.因此,進行化學反應工程的理論研究時,概括性地提出若干個典型的傳遞過程.例如:伴隨著流動發生的各種不同的混合,如返混、微觀混合、滴際混合等;反應過程中的傳質和傳熱,包括反應相外傳質和傳熱(傳質和反應相繼發生)和反應相內傳質和傳熱(反應和傳質同時進行).然后,對各個典型傳遞過程逐個地進行研究,忽略其他因素,單獨地考察其對不同類型反應結果的影響.例如,對反應相外的傳質,理論研究得出其判據為達姆科勒數Dα,并已導出當Dα取不同值時外部傳質對反應結果的影響程度.同樣,對反應相內的傳質,也得出了相應的判據西勒模數 φ.這些理論研究成果構成了本學科內容的重要組成部分.這些成果一般并不一定能夠直接用于反應器的設計,但是對于分析判斷卻有重要的指導意義.
三傳為動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞,一反為化學反應過程。簡稱為三傳一反。
動量傳遞指流體輸送、過濾、沉降、固體流態化等,遵循流體動力學笑豎基本規律;
熱量傳遞指加熱、冷卻、蒸發、冷凝等,遵循熱量傳遞基本規律;
質量傳遞指蒸餾、吸收、萃取、干燥等,遵循質量傳遞基本規律。
三傳一反概括了化工生產過程的全部特征,傳遞過程被認為是單元操作的理論基礎,開辟了化學工程發展過程的第二個歷程。
擴展資料:
1、動量傳遞的機理:
分子動量傳遞,或羨由分子熱運動和分子間的吸引力造成;渦流動量傳遞,由流體微團的脈動運動(或渦旋運動)所造成。
動量傳遞的兩個前提是相鄰流體碰團大層間存在的速度差異(速度梯度)和物質的交換。
2、熱量傳遞的基本方式:導熱、熱對流及熱輻射。
物體內部或者物體之間,只要有溫差的存在,就有熱量自發地由高溫處向低溫處傳遞。
參考資料來源:——三傳一反
主要用于進行工業反應過程的開發、放大和操作優化以及新型反應器和反應技術的開發。
①工業反應過程的開發和放大在化學反應工程學科建立以前,工業界廣泛采用的方法是逐級經驗放大的方法。其步驟是,首先在小型試驗中進行反應器的選型和確定優越的工藝條件(溫度、壓力、濃度、流速和反應時間度),然后自小至大進行多次中間試驗,直至工業規模。由于全部實驗帶有經驗性質,而且試驗所用設備的尺寸逐級增大,因而取名為逐級經驗放大。中間試驗往往耗資大而歷時久。化學反應工程學科建立以后,逐步形成一套新的數學模型方法。這種方法是首先在小型試驗中確定動力學模型;然后在冷模試驗中確定各類候選反應器的傳遞模型;進而在計算機上進行各候選反應器內反應過程的模擬研究,即在各種不同的工藝條件下對反應器數學模型進行數值求解,預測反應結果,并據此進行反應器的選型,優選工藝條件并設計反應器。采用這種方法時,往往也需要進行適當規模的中間試驗,目的是為了“檢驗”和“修正”模型,以及考察模型中難以包括的因茄旦素(如微量雜質的積累,焦油的生成,材質的腐蝕,顆粒粉碎,等等)可能產生影響。而不是為了自小至大進行逐級放大。時下,逐級經驗放大和數學模型兩種方法同時陪鏈并存,各有適用范圍。
以上就是化學反應工程的全部內容,化學反應工程是化工類專業的一門專業主干課、核心課程。化學反應工程涉及物理化學、化工熱力學、化工傳遞過程、優化與控制等,知識領域廣泛、內容新穎,對于培養學生的反應工程基礎、強化工程分析能力具有十分重要的作用。