串联槽（TIS）模型是将N个理想CSTR串联连接来表征非理想混合的模型。N=1时为理想CSTR，N→∞时趋近于PFR。RTD（停留时间分布）的阶跃响应为C(θ) = 1 - e^(-Nθ)×Σ[i=0 to N-1] (Nθ)^i/i!。实际设备中需考虑死区和短路流来确定N值。

Question 1

搅拌槽的功率准数Np是什么？

Accepted Answer

功率准数Np是搅拌功率P的无量纲化值，满足P = Np×ρ×N³×d⁵的关系。在湍流区Np为常数，Rushton涡轮约为5，船用螺旋桨约为0.35，斜叶桨约为1.3。当雷诺数Re_m = ρNd²/μ超过约10⁴时达到完全湍流。

Question 2

CSTR的转化率如何计算？

Accepted Answer

对于一级反应A→B，由CSTR设计方程得转化率X = k×τ/(1+k×τ)。其中k为反应速率常数(1/s)，τ = V/Q为平均停留时间(s)。全混流反应器（CSTR）的转化率低于平推流反应器（PFR），达到相同转化率需要更大的反应器体积。

Question 3

混合时间的关联式是什么形式？

Accepted Answer

在湍流区搅拌槽中，混合时间t_m采用无量纲关联式N×t_m = f(Re_m, D/d, C/D)。常用近似式为N×t_m ≈ 5.9×(D/d)^2.0，槽径D与搅拌器径d之比越大，混合所需时间越长。在层流区(Re_m<10)，N×t_m ∝ Re_m^(-1)。

Question 4

什么是串联槽模型？

Accepted Answer

串联槽（TIS）模型是将N个理想CSTR串联连接来表征非理想混合的模型。N=1时为理想CSTR，N→∞时趋近于PFR。RTD（停留时间分布）的阶跃响应为C(θ) = 1 - e^(-Nθ)×Σ[i=0 to N-1] (Nθ)^i/i!。实际设备中需考虑死区和短路流来确定N值。

搅拌槽·CSTR反应器设计计算器