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化学反应器的产量和收率问题

当在一组串联的搅拌釜中进行二级反应时，各釜的容积之间存在某一特定比值，在此比值下可使釜的总容积最小，亦即单位反应器容积的产量为最大。其他各种不同类型的最优化问题，某些方法对反应物转化为有用产品的分率，能取得最大的效果，这就是对收率求取最大值的方法。

化学反应器的参数敏感性

反应器显示出的另一麻烦特征是“参数的敏感性”；这种敏感性可以作如下定义，即操作变量的微小变化，会导至反应器性能的巨大变化。反应器并不是已经引用过的“不稳定概念”（亦即并不存在可能的定常态时的连续温度序列），但如果由于某一操作变量的微小改变，就将引起反应器性能上不能允许的变化，那么，这种反应器仍然是很难控制的。

化学反应器的极限环和振荡反应

谈及导致与定常状态性能偏离的不稳定性。这种不稳定性，它随时间的增长或者是如前面所述的单调的，或者是具有振荡的形式。对单调变化的情况可以靠趋向于另一稳定的定常状态，而对振荡的情况可以靠非线性的作用，也许最后使偏离得到控制。

化学反应器的稳定性

装置的稳定性，显然在设计它的控制系统时，是极为重要的问题，而化学反应器在这方面则提供了很多重要的实例。根据反应器设计得紧凑、完善这一要求而制作的设备，在正常运转时是完全有利可图的，但它往往极难控制。

反应器的反应区传播

反应器设计中的一个重要问题出现在有些工业过程中，其中反应区向上或向下通过与气体进行反应的固体颗粒床。基本的设计问题是要推算反应区穿过整个床层厚度所需的时间，它取决于气体和固体之间传热和传质的速率以及化学反应的速率。

管式反应器的热特性

在管式反应器中情况则根本不同。这是由于对放热反应而言，除非有有效的外部冷却，否则，反应器中的温度将沿着反应器长度而不断上升。尽管如此，在这样的反应器中，仍可能出现另一种定常状态的现象。在所有型式反应器中，其必要的条件是存在着某种历程，即反应过程中某一阶段放出的热量能逆向传递到前一阶段，因此造成了在上部和下部稳定态间转变的可能性。

具有恒定进料的完全混和反应系统

作为第一个例子，我们将考虑某一具有恒定的新鲜反应物进料的系统，该系统内能够维持在一个恒定的温度T，由于很好的混和，在反应器内温度到处是均一的，这就是连续搅拌釜式反应器中所具有的情况。但是根据这个简单模型提出的一些问题，将有助于洞察更为复杂的系统的热性能，例如各种火焰和燃烧室，其中混合情况也许离开完全混合甚远。

化学反应器的热特性

一般情况下反应器的操作温度是无法预先知道，而要通过计算求得的。况且在反应器内所控制的温度变化范围较大。这些就是接下来所要讨论的课题。

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