高溫反應工程

1、高溫反應工程1.緒論高溫反應工程研究對象：高溫反應器典型實例：外熱式管式反應器：包括烴類蒸汽轉化爐、乙烯裂解爐。 特點強吸熱過程氣流床反應器 特點高溫、高壓、多相、湍流2.輻射傳熱原理(1) 熱輻射的基本概念熱輻射的物理本質電磁波熱輻射與物體的相互作用 被物體吸收、由物體表面反射出去、穿透物體(2) 黑體輻射的基本規律 普朗克定律 反映真空中黑體在不同溫度下單色輻射能力隨波長 的分布規律。斯蒂芬-玻爾茲曼定律 反映黑體的輻射能力與溫度的關系。蘭貝特定律 描述的是黑體表面輻射能量按空間方向的分布規律。(3)實際物體表面的輻射與吸收 物體的黑度 實際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值。 灰體

2、單色吸收率與波長無關的物體。 基爾霍夫定律 任何物體的輻射力和吸收率之比值恒等于同溫度 下黑體的輻射力，比值的大小只和溫度有關。(4)氣體的熱輻射 氣體的輻射特征 并非所有的氣體都具有輻射和吸收能力；氣體輻射和吸收具有較強的選擇性；不透明體的吸收與發射在表面進行，而氣體介質中的發射與吸收在整個容積中進行；氣體介質輻射需要考慮散射的影響。 氣體的吸收定律 布格爾（Bouguer）定律單色射線穿過氣體層時，單色輻射強度是按指數規律衰減的。3.流體流動和混合(1)湍流基本基礎 湍流現象和湍流基本特征（十條）(2)射流基礎 射流定義 射流的重要特性 卷吸周圍介質 射流所要解決的重要問題 確定射流擴展的

3、范圍，射流中的流速分布以及流量沿程變化等。自由射流受限射流環狀射流同軸自由射流旋轉射流(3)撞擊流基礎 撞擊流原理 撞擊流特性 強化傳遞過程 撞擊流研究方法 蒙特卡羅模擬、馬爾柯夫鏈概率 撞擊流分類 流動類型和撞擊面幾何形狀 單股圓形撞擊射流(4)混合與化學反應 混合機理 宏觀混合（主體擴散、湍流擴散）、微觀混合（微 元變形、分子擴散），最終達到分子尺度均勻。 混合特性 分隔尺度 湍流作用使物料分散的程度 分隔強度 分子擴散作用使物料接近均勻的程度 混合時間 分隔強度與混合時間關系分隔強度隨時間指數衰減 低施密特數與高施密特數時混合時間表達式 湍流、混合與化學反應 參數k/m 表示反應特征時間

4、與混合時間比值 描述湍流對化學反應作用 k/m 1，為慢反應 k/m 1，中等反應速率 k/m 1，快反應 微觀混合與宏觀混合的相互作用根據宏觀混合與微觀混合的不同地位，可將反應器內流場劃分為三個區域：物料分散區、微觀混合控制區與宏觀混合控制區。三個區域的物料分別處于完全分隔、部分分隔和最大混合的狀態。4.氣固反應系統熱質傳遞 (1)氣固反應的分類及特點 重要特點固體反應性(2)氣固反應的宏觀圖象及單元步驟 氣固反應宏觀圖象 擴散性 氣固反應的步驟 外擴散、內擴散、界面反應 固體顆粒表面和氣流之間傳質 傳質系數（單一顆粒與氣流、固定床和氣流床中顆粒與氣流之間） 固體顆粒表面和氣流之間傳熱 傳熱

5、系數（單一顆粒與氣流、固定床和氣流床中顆粒與氣流之間） 氣固反應過程中固體結構的變化 化學變化引起的結構變化；燒結與軟化(3)氣固反應模型 單個致密顆粒的反應反應特點 反應只發生在兩相交界面；化學反應和傳遞過程串聯進行分 類 收縮反應、顆粒總尺寸不變、顆粒總尺寸改變無固體生成物層的反應完全轉化時間（單純化學反應控制、傳質控制、化學反應和傳質共同控制）有固體生成物層的反應顆粒大小不變SCM 化學反應控制、通過產物層的擴散控制、氣膜擴散控制顆粒粒徑發生變化SCM 單個多孔顆粒的反應整體反應模型、微粒模型作業：題目：結合課程所講內容，聯系工業實際寫一篇論文要求：論文字數 不少于5000字論文格式 標題（黑體四號）、學號、姓名、專業、摘要和關鍵詞（中英文）、正文（宋體小四）、參考文獻（參考華東理工大學學報）。論