返混

返混

在裝置內向某一方向流動的流體收到某種影響(如擋板或攪拌器的作用)後,其中一部分流體發生反向流動並在流道橫截面上充分混合的現象。這種混合會影響裝置內流體濃度的分布和停留時間分布,進而影響到裝置的功效,故對許多均相和多相的分離過程和反應過程來說,返混問題至關重要。通常應該示蹤劑進行研究,並用渦流分散系統或佩里克數表示返混程度的大小。

特徵

返混是流動系統的內在流動特徵,一般不易直接測定。返混的研究通常是先簡化,然後假設流動模式(流動巨觀形態的簡化物理模式),以流動模型表示返混與物料停留時間分布的定量關係,並根據物料的停留時間分布來檢驗模型和估計模型參數。但是,返混與停留時間分布之間並不存在一一對應的關係。一定的返混流動模式會表現出確定的停留時間分布,但同樣的停留時間分布卻可能由不同的返混流動模式造成。所以從停留時間分布不能確切推測流動模式。反應器中的流動,通常很複雜,常可簡化為若干種基本的流動模式。其中理想流動模式有二:一是返混量為零的流動,即平推流(或活塞流,或理想排擠);另一是返混量為無窮大的流動,即全混流(或理想混合)。非理想流動模式的返混量介於零與無窮大之間。返混使系統中的溫度分布或濃度分布趨於平坦。因此,凡是要求較大溫度差或濃度差的場合,返混是不利因素。對各種反應來說,返混的利弊各不相同:①在正級數反應中,返混會降低反應器中反應物的濃度,必然會降低表觀的反應速率。例如對於一級反應,在要求出口轉化率為90%時,平推流反應器中的表觀速率約為全混流反應器的2.3倍。②在有串聯副反應的反應中,返混降低反應物的濃度、同時提高產物濃度,必然降低表觀的選擇率。③在有平行副反應的反應中,如果主反應級數高於副反應的級數,則返混使表觀選擇率下降。④對負級數反應、自催化反應以及其他需要均勻溫度或濃度的反應(如可以利用反應放熱來加熱反應原料的反應),返混是有利因素。凡是有降液管的塔板上,液體物料橫過塔板與上升氣體呈T字形錯流狀態。物料中易揮發組分的濃度將沿著流動的方向逐漸下降。但如果因液體流動情況、流道長度、以及停留時間、塔板的水平度和水力梯度等原因,會使上升的氣體在工作面上使液體形成渦流狀態,即濃度高低不一的液體攪混在一起,從而破壞了已經形成的液體沿正常流動方向的濃度變化,這種現象就是返混現象,在塔內時有發生,導致分離效果降低。

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