化學(xué)反應(yīng)工程?化學(xué)反應(yīng)工程是化學(xué)工程的一個分支,以工業(yè)反應(yīng)過程為主要研究對象,以反應(yīng)技術(shù)的開發(fā)、反應(yīng)過程的優(yōu)化和反應(yīng)器設(shè)計為主要目的的一門新興工程學(xué)科。它是在化工熱力學(xué)、反應(yīng)動力學(xué)、那么,化學(xué)反應(yīng)工程?一起來了解一下吧。
三傳:熱量傳遞,質(zhì)量傳遞,動量傳遞;一反:化工反應(yīng)過程
“三傳一反”概括了化工生產(chǎn)過程的全部特征,傳遞過程被認為是單元操作的理論基礎(chǔ),開辟了化學(xué)工程發(fā)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(zhèn)握流態(tài)化等,遵循流體動力學(xué)基本規(guī)律)、熱量傳遞(加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等,遵循熱量傳遞基本規(guī)律)和質(zhì)量傳遞(蒸餾、吸收、萃取、干燥等,遵循質(zhì)量傳遞基本規(guī)律),“一反”為化學(xué)反應(yīng)過程。簡稱為‘三傳一反’。”
化學(xué)反應(yīng)工程研究內(nèi)容
1、研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律,建立反應(yīng)動力學(xué)模型亦即對所研究的化學(xué)反應(yīng),以簡化的或近似的數(shù)學(xué)表達式來表述反應(yīng)速率和選擇率與溫度和濃度等的關(guān)系。
2、研究反應(yīng)器的傳遞規(guī)律,建立反應(yīng)器傳遞模型亦即對各吵旅碧類常用的反應(yīng)器內(nèi)的流動、傳熱和傳質(zhì)等過程進行理論和實驗研究,并力求以數(shù)學(xué)式予以表達。
3、研究反應(yīng)器內(nèi)傳遞過程對反應(yīng)結(jié)果的影響對一個特定反應(yīng)器內(nèi)進行的特定的化學(xué)反應(yīng)過程,在其反應(yīng)動力學(xué)模型和反應(yīng)器傳遞模型都已升舉確定的條件下,將這些數(shù)學(xué)模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯(lián)立求解,就可以預(yù)測反應(yīng)結(jié)果和反應(yīng)器操作性能。
以上內(nèi)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(tài)化等,遵循流體動力學(xué)基本規(guī)律);
2、熱量傳遞(加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等,遵循熱量傳遞基本規(guī)律);
3、質(zhì)量傳遞(蒸餾、吸收、萃取、干燥等,遵循質(zhì)量傳遞基本規(guī)律)。
“一反”指的是:化學(xué)反應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)移,與熱量傳遞和質(zhì)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(zhì)量的傳遞。動量傳遞是化工設(shè)備研究和設(shè)計的基礎(chǔ)。動量傳遞的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué),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(fù)雜的現(xiàn)象,常把它分成三種基本方式,即熱傳導(dǎo)、熱對流及熱輻射。生產(chǎn)和生活中所遇到的熱量傳遞現(xiàn)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(xué)反應(yīng)工程的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
①研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律,建立反應(yīng)動力學(xué)模型亦即對所研究的化學(xué)反應(yīng),以簡化的或近似的數(shù)學(xué)表達式來表述反應(yīng)速率和選擇率與溫度和濃正寬度等的關(guān)系.這本來是物理化學(xué)的研究領(lǐng)域,但是化學(xué)反應(yīng)工程工作者由于工業(yè)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(xué)反應(yīng)工程工作者著重于建立反應(yīng)速率的定量關(guān)系式,而且更多地依賴于實驗測定和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián).多年來,已發(fā)展了一整套動力學(xué)實明絕驗研究方法,其中包括各種實驗用反應(yīng)器的使用、實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理方法和實驗規(guī)劃方法等.
②研究反應(yīng)器的傳遞規(guī)律,建立反應(yīng)器傳遞模型亦即對各類常用的反應(yīng)器內(nèi)的流動、傳熱和傳質(zhì)等過程進行理論和實驗研究,并力求以數(shù)學(xué)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(xué)反應(yīng),用廉價的模擬物系(如空氣、水、砂子等)代替實際反應(yīng)物系進行實驗.這種實驗常稱為冷態(tài)模擬實驗,簡稱冷模實驗.傳遞過程的規(guī)律可能因設(shè)備尺寸而異,冷模實驗所采用的設(shè)備應(yīng)是一系列不同尺寸的裝置;為可靠起見,所用設(shè)備甚至還包括與工業(yè)規(guī)模相仿的大型實驗裝置.各類反應(yīng)器內(nèi)的傳遞過程大都比較復(fù)雜,有待更深入地去研究.
③研究反應(yīng)器內(nèi)傳遞過程對反應(yīng)結(jié)果的影響對一個特定反應(yīng)器內(nèi)進行的特定的化學(xué)反應(yīng)過程,在其反應(yīng)動力學(xué)模型和反應(yīng)器傳遞模型都已確定的條件下,將這些數(shù)學(xué)模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯(lián)立求解,就可以預(yù)測反應(yīng)結(jié)果和反應(yīng)器操作性能.由于實際工業(yè)舉槐亮反應(yīng)過程的復(fù)雜性,至今尚不能對所有工業(yè)反應(yīng)過程都建立可供實用的反應(yīng)動力學(xué)模型和反應(yīng)器傳遞模型.因此,進行化學(xué)反應(yīng)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(fā)生的各種不同的混合,如返混、微觀混合、滴際混合等;反應(yīng)過程中的傳質(zhì)和傳熱,包括反應(yīng)相外傳質(zhì)和傳熱(傳質(zhì)和反應(yīng)相繼發(fā)生)和反應(yīng)相內(nèi)傳質(zhì)和傳熱(反應(yīng)和傳質(zhì)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(yīng)結(jié)果的影響.例如,對反應(yīng)相外的傳質(zhì),理論研究得出其判據(jù)為達姆科勒數(shù)Dα,并已導(dǎo)出當(dāng)Dα取不同值時外部傳質(zhì)對反應(yīng)結(jié)果的影響程度.同樣,對反應(yīng)相內(nèi)的傳質(zhì),也得出了相應(yīng)的判據(jù)西勒模數(shù) φ.這些理論研究成果構(gòu)成了本學(xué)科內(nèi)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(yīng)器的設(shè)計,但是對于分析判斷卻有重要的指導(dǎo)意義.
三傳為動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞,一反為化學(xué)反應(yīng)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(tài)化等,遵循流體動力學(xué)笑豎基本規(guī)律;
熱量傳遞指加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等,遵循熱量傳遞基本規(guī)律;
質(zhì)量傳遞指蒸餾、吸收、萃取、干燥等,遵循質(zhì)量傳遞基本規(guī)律。
三傳一反概括了化工生產(chǎn)過程的全部特征,傳遞過程被認為是單元操作的理論基礎(chǔ),開辟了化學(xué)工程發(fā)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(zhì)的交換。
2、熱量傳遞的基本方式:導(dǎo)熱、熱對流及熱輻射。
物體內(nèi)部或者物體之間,只要有溫差的存在,就有熱量自發(fā)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(yè)反應(yīng)過程的開發(fā)、放大和操作優(yōu)化以及新型反應(yīng)器和反應(yīng)技術(shù)的開發(fā)。
①工業(yè)反應(yīng)過程的開發(fā)和放大在化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科建立以前,工業(yè)界廣泛采用的方法是逐級經(jīng)驗放大的方法。其步驟是,首先在小型試驗中進行反應(yīng)器的選型和確定優(yōu)越的工藝條件(溫度、壓力、濃度、流速和反應(yīng)時間度),然后自小至大進行多次中間試驗,直至工業(yè)規(guī)模。由于全部實驗帶有經(jīng)驗性質(zhì),而且試驗所用設(shè)備的尺寸逐級增大,因而取名為逐級經(jīng)驗放大。中間試驗往往耗資大而歷時久。化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科建立以后,逐步形成一套新的數(shù)學(xué)模型方法。這種方法是首先在小型試驗中確定動力學(xué)模型;然后在冷模試驗中確定各類候選反應(yīng)器的傳遞模型;進而在計算機上進行各候選反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)過程的模擬研究,即在各種不同的工藝條件下對反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型進行數(shù)值求解,預(yù)測反應(yīng)結(jié)果,并據(jù)此進行反應(yīng)器的選型,優(yōu)選工藝條件并設(shè)計反應(yīng)器。采用這種方法時,往往也需要進行適當(dāng)規(guī)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(zhì)的積累,焦油的生成,材質(zhì)的腐蝕,顆粒粉碎,等等)可能產(chǎn)生影響。而不是為了自小至大進行逐級放大。時下,逐級經(jīng)驗放大和數(shù)學(xué)模型兩種方法同時陪鏈并存,各有適用范圍。

以上就是化學(xué)反應(yīng)工程的全部內(nèi)容,化學(xué)反應(yīng)工程是化工類專業(yè)的一門專業(yè)主干課、核心課程。化學(xué)反應(yīng)工程涉及物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程、優(yōu)化與控制等,知識領(lǐng)域廣泛、內(nèi)容新穎,對于培養(yǎng)學(xué)生的反應(yīng)工程基礎(chǔ)、強化工程分析能力具有十分重要的作用。