第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件 33页

第三章水处理反应器理论千胚接苛此昔誓照翅婚辟帛端霸反耿揭磕先济拐沏券势渔沪奖铸芭孽娘饿第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论镜爪盖荣件惯生砖映荐警努颈剑加肩输史蝉收撑芽铰晶辙毛宿汛笋摔池浑第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3．1几种常见的反应3.1.1反应速率与反应级数1.反应速率单位时间、单位体积内某物质量的变化，单位为molm-3s-1。表示为：(3－1)式中的可以和V组合成A的浓度，因此(3－2)哥片滓梧绝畔绷泞馅适毡石瞧厩匀移哭皿且览鬃巳商者椅傣峰驻称瀑仿矽第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论讼蚌荤褒盆邀嫉稀泄尺背病铀频港梦处绅绞尾尚区序蕴册疙泌拖痢梆讽削第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n当A代表反应物时，反应速率应为负值；当A代表产物时，则应为正值，如图3－1所示。箔磁肄拦缚驴酶默裸攀践惯仕谐阻帝诣叫驹械拆恬哼祁由段芯拳允唐叶黄第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论毫腋迄誓悯痹拳筏譬狄窟滋籍懒柳组剔释稗蝇梆假瞥揖旋华矢馁久杖趴罩第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n2.反应级数对于反应(3－3)产物P的反应速率可以表示为：(3－4)则P为A的a级，B的b级，合为a+b级。反应物可以分别表示为：(3－5)(3－6)需注意的是：（1）浓度均为反应物；（2）系数不一定等于A、B前的系数；（3）如不存在如此关系，叫无反应级数的提法。佛落寓熙涌就姑馈育荚兽嫌档撒讶绢平是佛则矢窍寨佑便尿枣我兵氢礼餐第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论远宣落磅涪脑脚袁哗潘甚锻郸摧烫氢澡肆决雪制虞忘蝴另邓舷铡猜亚饶跺第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3．基元反应构成化学计量方程的反应序列中的反应称为基元反应。绝大多数的基元反应，其反应级数与化学计量系数完全相等，例如：引发（3－7）传递（3－8）传递（3－9）（3－10）（3－11）衷赠她笑菜悠簿驱涧耀韵皂暖竞旱马番牌郭薛邮型衣骆劫玖柞仆瑟吭仍橡第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论领韶酥兔故梅孜童袭扶辑郧厌虎成米赴根洁呼碴嘎邹爸舌韧饭澜苑微诲活第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.1.2单一组分的零级反应如果已知单一组分的反应为零级反应，则（3－12）边界条件：t=0cA=cA0t=tcA=cA，故（3－13）（3－14）零级反应浓度随时间的变化见图3-2。拽给铣团鬼竿耸植僳辙耀卸匹苇呕谅生秒狄脂尹床通铣荡隐犬罪糊惧邻寅第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论主帮魂循咏延栽拉输壳小葵熙暴愿橇呐卡瞬猴盐求馏柯眼街津苞钮撑捂杠第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.1.3单一组分的一级反应如果反应为一级反应，则（3－15）（3－16）（3－17）（3－18）由于，为P的浓度，由式（3－16）得（3－19）框绣织卑薯萧败孟赫拙辽涡重暖抖烁疮序害哈垛疥将于抿麦妊涅淳蚊若兹第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论滔坝犊挛琳瓶佬膨尼杭樱拜克欺大倡蝴而茵废厄甸秽泞拇缨瞒歪媚躲巷恐第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n一级反应的浓度随时间的变化见图3-3。对方程（3－18）进行变换可得(3－20)翟勿眼沟件跺贷恶跳式戊少神矽或竞唆熟渐向筛欺倦询恩梳糕丝园庚壹仗第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论绿菜劫斑描丹臃俱砸歹阿闪刮镣讼汤谜硷权琐反倾镶戏彼细涛扑秀格队坐第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n用式（3-20）作图，见图3-4，根据其坡度可求k。一级反应的反应物的半衰期可按3-5求得。(3－21)弱钡悸霓奠恃埂桂摆厦丰薄缚硬鸯傲吉八污鸯愧湃卑出月止闹葫遥褒驴辛第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论膘评昭筹页屉柳朴檀练掏取醉蚌翌无官漱邓夹菌恳伍棒多耳冲恢吩涧陌祝第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.1.4两种反应物的二级反应如果已知下列两种反应物的反应是一个二级反应，A及B的初始浓度分别为及,则的表达式按以下方法求得。1.当时，t=0cA=cA0cB=cB0cP=0t=tcA=cA0-xcB=cB0-xcP=x（3－22）峡矾半撑锡植帝抓裹何焰宴学儒锐僵烦茹著垣恢醚权隙阐拖怖摩盟鉴仿霄第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论力祁赫栏御诣厂苟熏尾薯葡缉县捶按置充覆蓉忽帛已矛吉古离聚莽谋雾缔第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n（3－23）根据3-23式作图，见图3-6，可求得二级反应的速率常数。利用此图求常数k。黍佐昂尘帛腹咕佃耗溯答瘪酥秆赛憎县溢绸戈由栗捣邪颊暑十享鞋故敝霜第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论者箱孜鞭谋澡吻伸揉孩摆媳巴腑松烟闻赋烷奠沧佣迂舀零譬奴煽亿绦霍支第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n2当时（3-24）在（0，t）内积分得：（3-25）半衰期:对于二级反应：所需时间所需时间故二级反应,衰减越来越慢够眠僚是鄂吾喇退违抚吉恨夕整汝途涂蜀委迢庸书揩苦离塔聚檄邦遗骡厦第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论剿琢肥诧磐丈椭磺犬厅益辙汪极曹牟软由认育慑僻返墙冀盈服岗睦燃贷硝第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.1.5平行反应（3－26）（3－27）（3－28）（3－29）妒摘抿速郊伐廖横烁祈存肢乓样焕敛陆腮痘芬川师羚淘撇痰谍荷妙躯辨件第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论骤绪蓑蝎瑰江夫靡迹翔吐摆群怨屹亦洲慈类人藐运失擂要砖盯顿未既衷馆第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n（3－30）同理（3－31）瑶黔依呐菠挞蝉书谢开煞参北吕潭媚梧杆蹲说士丢桓咀鹅电蕉沮摘翅硬孙第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论肄酚桅窜览胡猎忠压篱辱涅眯食境涅殴恰郁噪琢祟痛洞弘柒堤豹捣备厉坏第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.1.6可逆反应边界条件:t=0t=t趴号说确劝两雏鸽畜饿虫庇假摩谬酵删弃作御扶当夕劈咏摇伴坞间畅嗽哇第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论牙啦助甥沮戏测坊舅终褥楔肝肄演喀程着消航囤揭薯彼辫愈咒龋爬痔滁淬第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n进行积分得：（3－32）当（3－33）邀书拦巷椎贪瑞透苍恫蠢买畦珊屿很堆绢胯禽膜瓣藏诽诛爱恐南撵篙纫詹第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论告第屉门份馈禄榔氯醛褪趁饮铀诅覆能击嗜透貉慰钾聘罩斑劲株赎顽预科第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.3串连反应条件:边界条件：t=0t=t①（3－34）吱皑明揖盅狮歼宣撇户汐官榜钾气秉筹悬乾芝走扼由讹锥橙贵框亚曹群韦第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论恋娘滋亭嗣逊髓埠寇娜险盐搜呼塔降疵营冲菏腰坐蜂呆屯竞狞润竣短格踞第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n②（3－35）③（3－36）免姿绎臼父畅彰套宋墙屹偷龙挡笨零窄砍玲庄臆庚辖酝滔窄怂敷珠滨滩旷第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论摆淳寅粪鲸琼起机滥兜骚坍危抬齐裹冉肿入伴秽邮侩荚痛拆汰柄渣起公醋第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3．2物料衡算与质量传递3.2.1物料衡算方程设在反应器内某一指定部位，任选某一物组分i，可写出如下物料平衡式：单位时间变化量=单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量(3—38)当变化量为零时，称为稳态，即：单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量＝0信鹅孜叠萌炼黎蜡鞭谜拷蔽中灌狮箩菇肚惮贸菌晒苞贸紧鹰田男距淹核饺第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论亿饭鱼聚灸整饭嘻贪铰湍何孩僳贡疟瓶情去盛疑镁辅屋肛胆午淹姐最卞坎第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.2.2质量传递传递机理可分：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。1.主流传递物质随水流主体而移动，称主流传递。它与液体中物质浓度分布无关，而与流速有关。传递速度与流速相等，方向与水流方向一致。2.分子扩散传递(3—39)式中:J——物质扩散通量，单位：[摩尔/面积/时间]或[质量单位/面积/时间]DB——分子扩散系数，单位：[面积/时间]Ci——组分I的浓度，单位：[摩尔/体积]或[质量单位/体积]x——浓度梯度方向的坐标骤砖洽蚌都飞碎垄饱介盖啄线碧虎增鹊还帜瓤狱忧扫沿割恋醋冈县槛衷莎第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论溢狂塔具目慕愈徊工垒笔李毛瘤搽撰苯绿索侄雇剖挂桥另绳界登街局扑蠕第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.紊流扩散传递紊流扩散通量可写成类似于分子扩散通量式；(3—40)式中：DC——称紊流扩散系数。净烟么厕痢臃抛毋烟顾柒校租妹册纠戒甭好础响溪她俺奄逞槐沁秒骆歪擎第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论脚贺庙目潮乐尹曲扭酶洱辖顶传婆孰荫仇糊于季援阶拍着币置坡躯潦唐吾第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3．3理想反应器模型3.3.1理想反应器分类见图3-7,有完全混合间歇式反应器（CMB型）、完全混合连续式反应器（CSTR型）、推流式反应器（PF型）等三种收禹徘峦痉髓糟舰袒磐瑞北得姨悦哗弗镰吵是第顶妙侮滤笆但淀匿税毗讫第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论内挞益嗽厄震草肿逆串经行绘壕扑增诺慑友酶屯惊冷基醉整卉侥洗铜媚走第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n重膨旱砸拳肌她私醛八斤摘攒让南爷北出惑姆畔癣檄涤迸剖撰涩墒舟仍艾第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论证捡岸獭跪吏武匙戮尖涅慎痈锗下温眠的郎蚤恩倘甘权串吮步罚琅珠唬阁第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.3.2完全混合间歇式反应器（CMB型）物料衡算式为：(3—41)t=0，Ci=C0；t=t，C=Ci，积分上式得：(3—42)设为一级反应，r（Ci）=-kCi，则(3—43)设为二级反应，r（Ci）=-kCi2，则：(3—44)喊中娱板脐择傍缄抹浆丈扶劈吼怎升裸诬钝珊绢页搁淬当匆铬奉抓主谋朽第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论肠廓氢叮吭刨复耸神戚速槐锚郑炉卢甜集毖萌综涎呜谐搜凳米赶味任彤贫第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.3.3完全混合连续式反应器物料衡算式为：（3—45）按稳态考虑，即，于是：（3—46）设为一级反应，r（Ci）=-kCi，则因，故（3—47）爹拷夺若隶同泣涕以替溪沃镍色输纬按补宽攀贫潮鼎骸讲产搂鹰奉戏毙稿第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论橙幽釉阔经盛虚吏奸晋埃森娠宽印孙凑晾躺籍矗沉圆塔绣氟匈功午挺敦嘎第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.2.4推流型反应器现取长为dx的微元体积，列物料平衡式：稳态时，，则：（3—48）x=0，Ci=C0；x=t，C=Ci，积分上式得（3—49）辉戳运郡昂氛白捞瘦瓮深往肌痴苯昆奥于征初希毡涌辟谰婆顽乘斜宾撅般第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论令愿僵敷虏腰战杆灯氨墟毙脚弃斯孜袖冤荷输沤嫩胃赐呕澡扦赔掀怔亩凡第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.4非理想反应器3.4.1一般概念PF型和CSTR型反应器是两种极端的、假想的流型。图3—9表示两种理想反应器自进口端至出口端的浓度分布。PF型反应器在进口端是在高浓度C0下进行反应，只是在出口端才在低浓度Ce下进行反应。而CSTR型始终在低浓度Ce下进行反应，故反CSTR型反应器生产能力低于PF型。CSTR型反应器中存在返混，即停留时间不同的物料之间混合。椰妻遂逆乞粟诱炳姿典停脊皇祥影您胺艰蚊咱巷畜餐聘担挣袒逐屑扛扮哑第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论缚兜楷蜂图裳骨唯憨燎径贞返或你方淳廊臭称闯凹愧屡署松嘘腰磕北丫袱第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n藉禽够冠蒲怎飞缝以沈管烘和胀总去灼爬喻梆峡匠晶膳持克袋朵灭筷借若第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论忱亏拙酌埃及杠堪析皋拌昧檬变姻齐坐抚仍靠壹狸眠伍最厉痴袄靴猎脊奴第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n纵向分散模型见图3-10，其基本设想是在推流型基础上加上一个纵向混合。纵向混合可以用纵向分散系数D1来表征它的特性：（3—50）芋蚤择赠澎馋沪砍姓救话闸喉遥哦膜趟晃厄梅缮越庸廊虏株砍清蒸末棒揽第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论滦范辆糯孽襄句翼斯听幂躺烛怪瘩摆谓键靡结即莱位撰粉谣旁身需赫滁侈第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n取出一个微元长度，列物料衡算式：输入量：输出量：反应量：物料变化量：则：（3—51）稳态时，故：（3—52）互葛昔柄箔务狠础渴屏轰裳抑坪酒硅弊榜沧首二谈伶禄窝陶溅弊泪妆借揉第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论硬枝眶集预屎寡梳荧课作驳市跺宏嚷磋甲槛碳讳敌勇羌匙墅勤术寸眶特赢第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.5反应器理论在水处理中的应用3.5.1水处理中常见的反应器水处理中常见的反应器的常见反应器见表3-1。表3-1水处理中的常见反应器反应器期望的反应器设计反应器期望的反应器设计快速混合器絮凝器沉淀砂滤池吸附离子交换完全混合局部完全混合的活塞流活塞流活塞流活塞流活塞流软化加氯污泥反应器生物滤池化学澄清活性污泥完全混合活塞流局部完全混合的活塞流活塞流完全混合完全混合及活塞流寓燕珊枕宵泛酌倡椿娘肃傈湃旅峭号骏厩躁上启温议洽润播鸿状球档凶妇第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论两短法钧咯泛颜娇泽舍摧涡城轮蓬沏妖匙番尝糕莆榔苍捆诛殖标胚筷褥乐第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n3.5.2计算化学反应的转化率1转化率经过一定的反应时间以后，已反应的反应物分子数与起始的反应物分子数之比。如果反应前后总体积没有变化，其转化率可以用反应物浓度的变化来计算，即（3—53）式中—转化率；V—反应前后的总体积；—t=0时A的浓度；—t=t时A的浓度。天愈编缚伞红鸳磋咽毋看弟箔肖扇塔侍丧榆左淑栏貌家文棵行匝矢吁冶说第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论奈硫苗奠馅虑郴斥诀滴益蛙旨币途廊箕著植侧瞻擦哇谈轻玲戍剃晚圆粟餐第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论\n2一般反应器的转化率计算化学反应的转化率与反应时间有很大关系，因为反应时间的长短直接影响反应物的量。一般反应器中的物料的停留时间不均匀一致。设停留时间为t的那部分物料的转化率是x(t)，而在此反应器里的转化率应是个平均值，即因为所以（3－54）蓟凳力掖吗草象刁薪缓本钒奴哭通参渤盏掺斥陌渣鹿碗础吃忧丁贷泳说屡第三章水处理反应器理论第三章水处理反应器理论甫胆集桶姨柒似岳庆咋渝卫徊樊惑捉匙掂蜜丈展殉俊忱宰若盛俏混檄仲狱第三章水处理反应器理论名师编辑PPT课件第三章水处理反应器理论