连续搅拌釜反应器 (CSTRs) 也称作理想搅拌反应釜，常用于化学及生物化学行业。这类反应釜可以在稳定状态下运行，具有良好的混合属性，所以我们假定反应釜内的成分是均匀的。使用反应工程接口中的一个新模型，我们能够可视化一个理想反应釜系统内的动力学。
理想搅拌反应釜的应用
反应釜较常用于化工行业，它具有完美混合条件，并支持液位控制。我们假定这类理想搅拌反应釜内能实现完美混合，而且输出成分与反应釜内材料的成分完全相同。在这类系统中，会不断向反应釜中加入反应物，并连续不断地移出反应产物。下图显示了连续搅拌反应釜的不同部件。
连续搅拌釜示意图。（”连续搅拌釜的截面图” 图片由 Aushulz 自行制作。已获得Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0授权，并通过Wikimedia Commons分享）。
模拟一个级联理想反应釜系统
COMSOL Multiphysics 5.0 版本提供了理想搅拌反应釜系统模型，其中使用一个新的被称作通用 CSTR的反应釜类型，这是反应工程接口中新增的一项功能（点击此处了解本接口的这项新功能及其他更新）。
模型设计用于求解液相的一阶不可逆反应，反应物 A 产生产物 B。反应发生在一个包含两个级联反应釜的理想系统中。下图显示了这些反应釜。第一个反应釜的体积vtank1为 1 m3，第二个反应釜的体积vtank2初始为 1.5 m3。
反应釜系统的详细描述。
开始时，两个反应釜中均仅填充了溶剂。含反应物 A 的溶剂以vf1= 1 m3/min 的体积流率输入第一个反应釜。第一个反应釜的出口速率设定为vout1= 0.9 m3/min。出口流体以vf2=vout1的速度进入第二个反应釜。以vfresh2= 0.5 m3/min 的速度向第二个反应釜输入新的含反应物 A 的溶剂。第二个反应釜的出口流速调整为vout2= 1 m3/min。
模型中包括两个停止条件。如果任何一个反应釜的体积为初始体积的 1% 或更低，计算就将停止。
下方的第一张图突出显示了每个反应釜中反应物 A 及产物 B 的浓度。
两个反应釜内的浓度对比。
下一张绘图显示了每个反应釜的体积变化。根据这些体积及已知的每个反应釜的截面面积，可以计算出液位。
反应釜体积。
模型下载
- 自己动手操作：下载理想搅拌反应釜模型
评论 (2)
嘉豪 胡
2020-05-21how do you draw the pivture in COMSOL to explain the concentration action?
洋洋 张
2020-05-22 COMSOL 员工You can draw “1D plot group” in the results to get the picture you want.