聚合反应工程基础Word文档格式.docx
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①物料衡算：
反应物A流入速度-反应物A流出速度-反应物A反应消失速度-反应物A积累速度=0（简作：
流入量-流出量-消失量-积累量=0）
②热量衡算：
随物料流入热量-随物料流出热量-反应系统与外界交换热量+反应过程的热效应-积累热量=0
5.
何谓容积效率？
影响容积效率的因素有哪些
工业上，衡量单位反应器体积所能达到的生产能力称之为容积效率，它等于在同一反应，相同速度、产量、转化率条件下，平推流反应器与理论混合反应器所需总体积比：
η=Vp/Vm=τp/τm。
影响因素：
反应器类型，反应级数，生产过程中转化率有关
6.
何为平推流和理想混合流？
①反应物料在长径比很大的反应器中流动时，反应器内每一微元体积中流体均以同样速度向前移动，此种流动形态称平推流；
②由于反应器强烈搅拌作用，使刚进入反应器物料微元与器内原有物料元瞬时达到充分混合，使各点浓度相等且不随时间变化，出口流体组成与器内相等此流动形态称理想混合流。
7.
实现反应器的热稳定操作需满足哪些条件？
①Qr=Qc，Qr体系放出热量；
②dQc/dT>
dQr/dT，Qc
除热量；
③△T=T-Tw<
RT2
/E，E
反应活化能，T
反应器温度，Tw
冷却液温度
8.
何为返混？
形成返混的主要原因有哪些？
返混：
指反应器中不同年龄的流体微元间的混合；
原因：
①由于物料与流向相反运动所造成，②由于不均匀的速度分布所引起的，③由于反应器结构所引起死角、短路、沟流、旁路等。
9.
停留时间的测定方法有哪些，各适用于什么具体情况？
阶跃示踪法→试验装置
脉冲示踪法→工业反应器
10.
停留时间分布和返混之间有什么关系？
研究流动模型有何意义？
返混造成停留时间分布，二者有密切关系，可用停留时间分布定量描述；
同类反应器中返混程度，而同一停留时间分布可由不同情况返混与之相适应。
意义：
流动模型是为了研究反应器内流体的实际流动形态，在不改变其性质的前提下，对其加以适当的理想化，这种适当理想化的流动形态称为流动模型，所以流动模型是反应器中液体流动形态的近似概括，是设计和放大反应器的基础。
第五章
搅拌聚合釜内流体的流动与混合
1.搅拌器一般具有哪些功能？
混合、搅动、悬浮、分散等
2.搅拌釜内的流体的流动分为哪两个层次
宏观：
循环流动；
微观：
剪切流动。
3.循环流动的三个典型流动分别是什么？
哪些流动对混合有利？
哪些需克服？
径向流动、轴向流动、切线流动；
径向和轴向对混合有利，起混合搅动及悬浮作用；
切线流动对混合不利。
4.何为打旋现象？
如何消除打旋现象
当η不大，搅拌转速较高时，桨叶放在釜中心线时，液体将随桨叶旋转的方向沿着釜壁滑动，釜内液体在离心力的作用下，涌向釜壁，使液面沿壁上升，中心部分液面下降，形成一个旋窝，通常称打旋现象。
消除打旋现象：
偏心安装可减弱漩涡，安装挡板、加导流筒可有效消除。
5.试说出几种搅拌器的构型，特点和应用？
①桨式搅拌器：
桨叶构型为平桨、斜桨、锚形或框形桨者。
特点：
结构简单，转速低、桨叶面积大、平桨、斜桨适用于η
为0.1-102
Pa·
s液体搅拌；
锚式、框式对高η液体。
②推进式搅拌器：
三瓣叶片；
适合湍流程度不高，循环量大。
优点：
结构简单，制造方便，适用于液体η低，液量大液体搅拌。
剪切作用不大，循环性能好。
③涡轮式搅拌器：
桨叶形式很多，有开式和闭式两类。
应用较广并处理程度范围广液体。
适用于低粘到中等程度液体混合，液液分散，液固悬浮及促进良好传热，传质，或化学反应。
④螺杆及螺带式搅拌器：
适用于高粘度液体。
6.搅拌器应满足哪些基本要求？
选择搅拌器的基本方法是什么？
满足：
保证物料混合，消耗最小功率，所需费用最低，操作方便，易于维修。
选择方法：
A.生产上对搅拌无特殊要求，可参照生产时所用类似搅拌经验地选择。
B.对搅拌有严格要求，且又无类似过程搅拌型式，应对设备工艺过程的操作类别，搅拌要求及经济性全面分析评价，找到主要控制因素进行选择适应型式
C.对于过程开发或生产规模很大工程，在一定试验基础上，研究出最佳搅拌器桨叶形式，尺寸及操作条件，再相似模拟放大进行设计计算。
选择搅拌器原则:
（1）均相液体混合:
主要控制因素容积循环速率。
（2）非均相液体混合：
使互不相溶液体能良好分散。
（3）固体悬浮：
容积循环速率和湍流强度。
（4）气体吸收及液相反应：
保证气体进入液体后被打散，被气泡均匀的分散。
控制因素：
局部剪切作用、容积循环速率及高转速。
（5）高粘度体系
容积循环速率及低转速
7.搅拌器的功率消耗主要用于那些方面？
计算搅拌器功率有何重要意义
搅拌器所消耗的能量；
搅拌轴封所消耗；
机械传动所消耗
（1）搅拌功率是衡量搅拌强度的主要物理量；
（2）是搅拌机械设计的基本数据；
（3）根据搅拌功率的选用搅拌电机
8.从搅拌器的功率曲线可以得到哪些重要信息？
功率函数
；
功率准数；
雷诺数
Nre=1-10：
曲线斜率为-1，搅拌层流区；
Nre=10-1000：
搅拌过滤区；
Nre》1000:
搅拌湍流区，为一水平直线
9.气液体系的搅拌功率与均相体系相比有哪些特点？
液体中通入气体，降低了被搅拌液体的有效密度，因此也就降低了搅拌功率，搅拌功率可采用均相液体搅拌功率分析计算方法并加以修正。
而大量通入气体时，开始出现大气泡，功率消耗不再明显变化，称“液泛”。
10.何为泵送指数/排出流量数？
其对搅拌器计算有何重要作用
qd=Nqd
×
ND3，Nqd为泵送准数，包含了流体的流速和搅拌的泵送能力，反映了搅拌的剧烈程度
11.聚合反应的搅拌级别一般分为几个等级
P164
10个等级
12.常用的搅拌桨叶直径的大致范围如何
选定桨叶直径与釜径比值
D/T=0.2~~0.8
平桨
0.5~~0.83
涡轮
0.33~~0.4
推进式
0.1~~0.33
13.悬浮程度与那些因素密切相关？
桨叶转速越高，直径越大，颗粒沉粒沉降速度愈小，所得悬浮程度越高。
14.层流和湍流时的搅拌功率如何计算？
为什么？
因次分析：
P=f（N、D、ρ、μ、g）
搅拌功率准数：
Np=P/（ρN3p5
），
NFr=DN2/g：
搅拌弗鲁德准数
功率函数φ=Np/NFr
=f（NRe）
层流区：
P=KMN2D3
重力影响可忽略，即不考虑NFr
影响
Np=K
NRe-1
湍流区：
P=KρN3D5
湍流区功率曲线呈一水平直线与Re无关，Np为常数。
第六章
搅拌聚合釜的传热与性质
1聚合速率在聚合过程中一般有三种类型，其中那些对反应控制比较有利？
可采用那些措施实现这种过程？
减速型、加速型、匀速型
匀速型对反应控制有利，引发剂半衰期使用得当，也可逐渐或分批加入单体或催化剂使Rp保持均衡。
2传热装置有哪些类型？
夹套、内冷件、回流冷凝器、体外循环冷凝器
3哪些反应不宜采用釜外循环热交换?
a对要求严格控制反应温度的一类聚合反应不宜采用
液相外循环热交换装置应用于polymer，使物料下降5~10
℃
b悬浮聚合造成结块也不宜
c
而对剪切敏感胶乳体系应慎用，因为循环泵r很大，易破坏胶乳稳定性
d本体聚合，体系黏度过大，泵送困难，也不宜
4试概括传热速率方程和总传热系数方程/讨论提高反应釜传热能力有效措施？
Q=KA（ti—t0
）
Q：
传热速率
A传热面积
Ti流体温度
To截热体温度
K传热系数
1/K=
1/αi+1/α0+ξδ/λ，αi、α0
釜内外壁传热同类系数
ξδ/λ:
导热部分总热阻
δ：
厚度
λ：
导热系数
增大传热面积，降低冷却水温度以扩大温差、提高总传热系数可提高传热速率
降低体系黏度、改善搅拌效果提高αi和K
重要途径
夹套中冷却水流
提高K重要途径
例夹套内安装挡板、扰流喷嘴、多点切向进水使水处于剧烈流动状态，提高α0
ξδ/λ减小：
λ较高材质、设法降低黏釜物和挂胶现象及时进行清釜，改善冷却水水质以及水垢沉积
5.实现聚合釜安全操作应采取哪些基本措施？
P191
第七章
搅拌聚合釜的放大
1.何为放大效应？
为什么会出现放大效应?
何为冷模试验？
反应器放大后，一般会引起大小反应器间的热量、质量传递及流体流动状况等物理过程变化，造成两者速度、温度、浓度分布及停留时间分布的差异，影响反映结果效应称之为放大效应
掌握设备的几何尺寸及操作条件对搅拌釜内动量、热量、质量、停留时间分布和微观混合的定量关系的试验称冷模试验
2.在工程上有哪几种放大方法？
简述各种放大方法基本原理？
放大方法有;
数模放大法
相似放大法
数模放大法：
通过动力学研究和模式确定催化剂种类、反应物浓度、温度、反应时间、剪切等对反应速率、产物质量和收率的关系，并综合以一数学模型来描述
相似放大
：
在配方不变的前提下，不论反应机理如何，若工业反应器中速度分布、浓度分布，温度分布和停留时间分布均与反应器相同，两者反应后果也必然相同
四种分布并非独立，相互呈复杂制约关系，找出对反应后果影响最大的关键混合参数及其适应的范围，并以此混合物参数作为放大准则
3.如何理解和应用相似放大？
相似放大着眼于如何在工业反应器中复现模拟反应器结果。
相似放大应用于搅拌聚合釜.
1.搅拌设备传热放大可分为
按动力相似放大，按传热系数相等放大、按单位体积传热速率不变放大、按搅拌聚合釜搅拌放大。
4.搅拌釜传热可采用哪几种方法放大
？
动力相似，叶端速度相等，给热系数相等，单位体积输入搅拌功相等，单位体积传热速率不变，总传热系数K放大
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