流动模式

[外文]：flow pattern

装置内由流体质点的运动轨迹和混合特性所决定的流体流动状况。有理想流动模式和非理想流动模式两类。

分为两种：

（1）平推式流动　又称柱塞式流动。流体质点在运动方向上同速前进，各流体质点均具有相同的停留时间，不发生混合，就同柱状塞在汽缸内的平推运动一样（图1a）。

（2）全混式流动　流体在容器内完全混合，容器内各处组成均一。因此物料一进入容器内立即被混合均匀，且容器内的组成与流出物料的组成相同（图1b）。

根据物料衡算，可得基本设计式如下：

平推流

全混流

式中Vr为平推流反应器的容积;V为全混釜内物料的容积；v为物料的体积流量；CA0和CA分别为所研究反应组分A在进料和出料中的摩尔分子浓度;rA为组分A的反应速率，如对简单n级反应，rA=kC。由于全混流装置中物料浓度等于最终的出料浓度，故若与相同出料浓度的平推流装置相比，对一切n＞0的情况，其反应速度均较后者慢，且n愈大，相差也愈大。故对同样的生产能力，其所需装置的容积亦愈大。

理想流动的流动模式明确，有解析解，便于放大设计，且与许多实际装置内的流动模式近似，如细长管内和固体颗粒填充床内的流体流动近于平推式流动，有强烈搅拌的釜式反应器内的流动近于全混式流动。因此，这种模式在设计中常加以应用。

偏离上述两种理想流动模式的统称非理想流动模式(图2)。

这种流动的主要特点是：

（1）存在短路和死区，造成有的流体长期停滞，有的则瞬即离去；

（2）由于分子扩散或形成涡流而产生轴向返混；

（3）由于摩擦阻力等原因造成在流动方向上的流速分布不匀；

（4）由于流路截面上的阻力不同而产生沟流（或偏流）。因此导致流体质点在容器内停留时间不同（即存在停留时间分布问题），从而影响化学反应的最终结果。

流动模式主要靠示踪实验检定，并在测得其停留时间分布后加以确定。