
【化】 continuous stir reactor; CTSR; UFR
全混釜(Continuous Stirred-Tank Reactor,CSTR)是化学反应工程中的核心设备,其定义为:一种通过持续搅拌实现物料完全混合,并在稳态下进行连续进料与出料的理想化反应器。以下为结合汉英词典及工程学科的专业解释:
核心机理
全混釜通过机械搅拌或流体动力学设计,使反应物料在瞬间达到均匀混合状态。其物料停留时间分布呈现指数衰减特性,符合以下公式: $$ E(t) = frac{1}{tau} e^{-t/tau} $$ 其中$tau = V/F$为平均停留时间,V为反应器体积,F为体积流量(来源:《化学反应工程》第五版,华东理工大学出版社)。
英汉术语对照
工业应用场景
该设备广泛应用于聚合反应(如聚乙烯生产)、生物发酵(如抗生素制备)及废水处理系统。美国化学工程师协会(AIChE)指出,CSTR在乳液聚合工艺中可实现高达95%的单体转化率(来源:AIChE年度技术报告)。
设计方程
基于物料平衡原理推导的CSTR基础方程: $$ V frac{dCA}{dt} = F(C{A0} - C_A) - rA V $$ 稳态条件下简化为: $$ tau = frac{C{A0} - C_A}{-r_A} $$ 该方程被收录于《Perry化学工程手册》第9版反应器设计章节。
系统特性
相较于平推流反应器(PFR),CSTR具有更优的温度控制能力但较低的反应速率,这一特性使其成为强放热反应的首选设备(来源:《化工原理》清华大学出版)。
全混釜是釜式反应器的一种类型,其核心特点是反应器内物料通过剧烈搅拌实现充分混合,浓度和温度分布均匀,符合理想混合模型。以下为详细解释:
全混釜(全混流反应器)在连续操作时,物料进入反应器后瞬间与内部物料混合均匀,出口物料的组成与反应器内完全相同。这种流动模型下,返混(不同停留时间的物料混合)程度最大,导致反应物浓度低于入口浓度,可能影响转化效率。
全混釜为连续操作,而间歇釜是分批投料、反应完成后一次性出料。半连续釜则介于两者之间,如一种原料连续加入,另一种原料一次性加入。
“釜”在汉语中本指古代炊具(如“破釜沉舟”中的锅),后衍生为化工反应容器的代称。全混釜的设计借鉴了此类容器的基础结构,但通过工程优化实现了连续工业化生产。
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