化学反应工程实验材料
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氧化还原响应聚二硫酰胺1.引言1.1 概述概述氧化还原响应聚二硫酰胺是一种在化学领域中备受关注的材料。
随着科技的不断发展,对于具有响应性的新型材料的需求也越来越大,而氧化还原响应聚二硫酰胺正是其中的一种。
它具有独特的性质和应用潜力,成为科学家们研究的热点之一。
氧化还原反应是化学反应中常见的一种类型,指的是物质在反应过程中发生的氧化和还原过程。
而聚二硫酰胺是一种聚合物,具有一定的稳定性和可塑性,被广泛运用于多个领域中。
当这两者结合在一起时,就形成了氧化还原响应聚二硫酰胺。
本文旨在探讨氧化还原响应聚二硫酰胺在科学研究和应用方面的潜在价值。
首先,我们将介绍氧化还原反应的基本概念和原理,深入了解这一响应过程的机制和特点。
其次,我们将重点讨论聚二硫酰胺的性质和应用,探索其在材料科学、医学和环境领域等方面的潜在用途。
最后,我们将着眼于氧化还原响应聚二硫酰胺的潜在应用,并探讨其发展前景和挑战。
这一材料具有可调控性强、高度响应性和可重复使用的优势,有望在传感器、药物传递系统以及可降解材料等领域发挥重要作用。
然而,与此同时,我们也要面对一些技术、经济和环境等方面的挑战。
通过对氧化还原响应聚二硫酰胺的深入研究,我们可以更好地理解其基础原理和性质,为其在不同领域的应用开辟更广阔的空间。
希望本文能够为科学家们和研究人员提供一些新的思路和视野,促进相关领域的发展和创新。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几点:1.2 文章结构本文主要分为三个部分:引言、正文和结论。
- 引言部分介绍了本文的研究背景和意义,概述了氧化还原响应聚二硫酰胺的研究内容和重要性。
同时,明确了文章的目的,即探讨氧化还原反应与聚二硫酰胺的相互关系,并探索其潜在应用。
- 正文部分主要分为两个小节。
第一小节将介绍氧化还原反应的基本概念和原理,包括氧化和还原反应的定义、常见的氧化还原反应类型以及氧化还原反应的动力学和热力学主要原理。
第二小节将详细介绍聚二硫酰胺的性质和应用,包括聚二硫酰胺的分子结构、化学性质和物理性质,以及聚二硫酰胺在电子器件、生物医学领域等方面的应用案例。
化学反应工程一、化学反应工程的定义及意义化学反应工程是一门研究在化学反应过程中如何设计,建造,操作,监测和控制化学反应过程的学科。
在化学反应工程中,我们致力于优化反应条件,提高反应产率,降低反应副产品的生成率,并同时考虑了成本、环保和安全等因素。
化学反应工程的意义在于,它可以将实验室研究的成果转换为大规模生产的实际应用,满足人类社会的各种需求。
无论是医药、材料、化妆品、能源等领域,都需要化学反应工程的支持。
二、化学反应工程的步骤化学反应工程的一个标准流程包括以下步骤:1.设计化学反应过程:首先需要确定需要反应的物质,反应类型,反应条件等。
2.化学反应实验:在实验室中对已设计好的化学反应过程进行实验,获得反应的产物及产率、减少产物的副产物等数据,为后续的生产提供重要的数据支持。
3. 确定反应动力学:用数学模型定量描述反应速率、浓度和温度之间的关系。
4.数据分析:对实验数据进行分析,确定化学反应满足产品质量要求、成本和安全要求。
5.装备设计:选择适合规模化生产的反应器类型和形式,并开发相应的仪表控制系统。
6.生产过程操作:根据设计好的化学反应过程,通过正确的操作,监测和控制,达到预期的产品质量要求和工业安全要求。
7.成本评估:评估生产过程和装备设计的成本,调整成本结构,使之达到最低成本。
8.项目管理:建立生产计划,制定管理程序,开具生产报表。
9.产品营销:成功的化学反应工程管理不仅要满足客户的品质要求,还需要推销产品市场。
三、化学反应工程的关键问题1. 反应机理:通过对反应物的结构和反应条件之间的关系进行深入研究,掌握化学反应的本质规律,揭示反应机制及过程。
了解反应机理可以提供反应过程改革的线索。
2. 反应体系的热力学分析:化学反应工程涉及到多种多样的反应情况,可能伴随着放热、吸热、化学平衡等等。
反应体系的热力学分析可以指导反应过程的控制及优化。
3. 反应条件控制:化学反应过程容易受到外界环境影响,如温度、压力、光、氧化还原状态和组分间的质量传递等一系列因素。
每个同学必须打印或复印一份并提前预习返混实验测定部分测定一,连续流动反应器中的返混测定A 实验目的本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定,将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度,从而认识限制返混的措施。
本实验目的为(1) 掌握停留时间分布的测定方法。
(2) 了解停留时间分布与多釜串联模型的关系。
(3) 了解模型参数n 的物理意义及计算方法。
B 实验原理在连续流动的反应器内,不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
返混程度的大小,一般很难直接测定,通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。
然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时,我们可以发现,相同的停留时间分布可以有不同的返混情况,即返混与停留时间分布不存在一 一对应的关系,因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度,而要借助于反应器数学模型来间接表达。
物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程,须用概率分布方法来定量描述。
所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数f ()t 和停留时间分布函数F ()t 。
停留时间分布密度函数f ()t 的物理意义是:同时进入的N 个流体粒子中,停留时间介于t 到t+dt 间的流体粒子所占的分率N dN 为f ()t dt 。
停留时间分布函数F ()t 的物理意义是:流过系统的物料中停留时间小于t 的物料的分率。
停留时间分布的测定方法有脉冲法,阶跃法等,常用的是脉冲法。
当系统达到稳定后,在系统的入口处瞬间注入一定量Q 的示踪物料,同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。
由停留时间分布密度函数的物理含义,可知()()dt t C V dt t f ⋅= (1)()⎰∞=0dtt VC Q (2)所以()()()()()dt t C t C dt t VC t VC t f ⎰⎰∞∞==(3)由此可见()t f 与示踪剂浓度()t C 成正比。
因此,本实验中用水作为连续流动的物料,以饱和KCl 作示踪剂,在反应器出口处检测溶液电导值。
中药学高职无机化学实验
本实验是针对中药学高职学生设计的无机化学实验,旨在帮助学生掌握实验中常用的无机化学基本操作技能,并应用到中药学领域中。
实验所需材料包括:
1. 碘酸钾溶液
2. 碘化钾溶液
3. 甲基橙指示剂溶液
4. 氢氧化钠溶液
5. 醋酸溶液
6. 滤纸
7. 试管及试管架等实验器材
实验的操作步骤如下:
1. 准备两个试管,分别加入适量的滤纸。
2. 将一试管加入碘酸钾溶液,另一试管加入碘化钾溶液。
3. 每个试管中加入适量的甲基橙指示剂溶液,使其变成黄色。
4. 分别用氢氧化钠溶液和醋酸溶液滴加到试管中,直到颜色转变为红褐色(氢氧化钠)或黄色(醋酸)。
5. 将各试管中的滤纸取出,放置于试管架上晾干。
实验原理分析:
这个实验中,碘酸钾和碘化钾溶液分别与甲基橙指示剂溶液反应,在无机物质的存在下发生氧化还原反应,并产生相应的颜色变化。
通过示范实验,学生可以了解无机化学的基本反应和颜色指示剂的应用。
在中药学中,无机化学实验常用于中药质量控制和药品研制过程的分析检测中。
通过掌握无机化学实验技能,学生能够准确分析中药中的无机物质含量,评估其质量和药效。
总结:
通过这个中药学高职无机化学实验,学生可以巩固基本的无机化学操作技能,学会运用这些技能到中药学领域中。
这对于中药学专业学生来说,是提高实践能力和实验操作技巧的重要机会。
同时,无机化学实验在中药学研究和生产中有着重要的应用价值,对学生未来的就业发展也具有积极的影响。
我对化学反应工程的理解化学反应工程是化学工程领域的重要分支,它主要研究和应用化学反应过程的工程化设计和优化。
化学反应工程的目标是将实验室中的化学反应过程转化为大规模生产中的可控、高效的工业化生产过程。
在化学反应工程中,需要考虑多个因素,包括反应条件、催化剂选择、反应器设计等,以实现化学反应的高效进行。
化学反应工程的首要任务是确定适当的反应条件,包括温度、压力、浓度等因素。
这些条件对反应速率、选择性和产率都有重要影响。
通过调整反应条件,可以控制反应速率,提高产品纯度和产量。
此外,反应条件还与反应的热力学和动力学参数密切相关。
热力学参数描述了反应体系的能量变化,而动力学参数则描述了反应速率的变化。
通过综合考虑热力学和动力学参数,可以确定适当的反应条件,实现反应的高效进行。
在化学反应工程中,催化剂的选择也是非常重要的。
催化剂可以提高反应速率,降低反应温度和能耗,并且能够选择性地促进特定的化学反应路径。
催化剂的选择需要考虑多个因素,包括活性、稳定性、可再生性等。
此外,催化剂的形态和分布对反应速率和选择性也有重要影响。
通过合理选择和设计催化剂,可以实现高效、低能耗的反应过程。
反应器设计是化学反应工程中的另一个关键环节。
反应器的设计应考虑反应物料的均匀混合、热量传递和质量传递等因素。
不同的反应器类型适用于不同的反应条件和反应物料。
例如,批量反应器适用于小规模实验和多相反应,而连续流动反应器适用于大规模生产和连续反应。
在反应器设计中,还需要考虑反应器的尺寸、形状和材料等因素,以满足工业化生产的要求。
化学反应工程还涉及到反应过程的优化。
通过优化反应条件、催化剂和反应器设计,可以实现反应过程的高效、可控和经济的生产。
优化方法包括数学模型、实验设计和计算机模拟等。
数学模型可以描述反应过程的动力学和热力学行为,从而指导实际生产中的操作。
实验设计可以通过系统的实验来确定最佳的反应条件和操作参数。
计算机模拟则可以通过数值模拟和计算方法来预测反应过程的性能和行为。
化学实验材料化学实验是学习化学知识不可或缺的一部分,而化学实验材料的选择和使用对实验结果有着至关重要的影响。
在进行化学实验时,选择合适的实验材料不仅能够保证实验的顺利进行,还能够确保实验结果的准确性和可靠性。
因此,本文将就化学实验中常用的实验材料进行介绍,并对其使用方法和注意事项进行详细说明。
一、玻璃器皿。
玻璃器皿是化学实验中常用的基本实验器材,如烧杯、量筒、试管、漏斗等。
它们具有耐腐蚀、透明、不易变形等特点,适合进行酸碱中和、溶液混合等实验操作。
在使用玻璃器皿时,需要注意轻放、轻提,避免碰撞和摔落,以免造成器皿破裂和实验失败。
二、实验试剂。
实验试剂是进行化学实验必不可少的材料,如酸、碱、盐、溶液等。
在选择实验试剂时,需要注意其纯度和浓度,以确保实验结果的准确性。
在使用实验试剂时,要注意遵守安全操作规程,避免接触皮肤和呼吸道,避免产生有害气体和腐蚀性物质,确保实验过程安全。
三、实验仪器。
实验仪器是进行化学实验的辅助设备,如天平、磁力搅拌器、恒温器等。
它们能够帮助实验者准确测量物质的质量、体积和温度,促进实验过程的顺利进行。
在使用实验仪器时,需要注意仪器的校准和使用方法,避免误操作和损坏,确保实验数据的准确性和可靠性。
四、安全防护用品。
化学实验涉及到一定的危险性,因此在进行实验时需要配备相应的安全防护用品,如实验服、安全眼镜、手套、口罩等。
这些安全防护用品能够有效保护实验者的人身安全,降低实验风险,确保实验过程的安全进行。
五、其他辅助材料。
除了上述基本实验材料外,化学实验还需要一些其他辅助材料,如滤纸、玻璃棒、酒精灯等。
这些辅助材料能够帮助实验者进行过滤、搅拌、加热等操作,提高实验效率和准确性。
综上所述,选择合适的化学实验材料对于进行化学实验至关重要。
在实验过程中,需要严格遵守操作规程,正确使用实验材料,确保实验过程的安全和实验结果的准确性。
希望本文所介绍的化学实验材料能够对大家进行化学实验有所帮助。
高中化学神奇反应实验教案
实验名称:氢氧化钠和铝片的反应
实验目的:通过观察氢氧化钠和铝片的反应,学习单质和化合物的化学反应,并了解氢氧化钠和铝片的化学性质。
实验材料:氢氧化钠固体、铝片、试管、试剂瓶、火柴、酒精灯、玻璃棒、砂纸。
实验步骤:
1. 将一小块铝片用砂纸擦洗干净,确保表面干净光滑。
2. 将擦洗干净的铝片放入试管中。
3. 向试管中加入适量的氢氧化钠固体。
4. 用玻璃棒搅拌试管中的固体,使其充分混合。
5. 点燃酒精灯,将试管放在酒精灯上方加热。
6. 观察试管中的变化,记录下反应现象。
实验注意事项:
1. 实验中要小心操作,避免烧伤和划伤。
2. 在实验过程中要严格遵守实验室安全规定,确保实验环境安全。
3. 实验后要及时清洗实验器材,避免化学品残留。
实验结果分析:
1. 反应过程中会产生气体,发生气泡,试管内部会出现白雾。
2. 铝片逐渐消失,氢氧化钠固体会完全溶解。
3. 反应产物会是氢气和氢氧化铝。
实验结论:
氢氧化钠和铝片发生了化学反应,生成了氢气和氢氧化铝。
这是一种单质和化合物的置换反应,通过观察实验现象学习了氢氧化钠和铝片的化学性质。
加水热分解硫酸氧钛理论说明1. 引言1.1 概述本文将研究加水热分解硫酸氧钛的理论背景和实验步骤,并对实验结果进行分析和讨论。
加水热分解硫酸氧钛是一种重要的化学反应,在材料科学和化学工程领域得到广泛应用。
通过该反应,可以制备出具有优异性能的钛系材料,如钛酞菁、有机小分子模板等。
1.2 文章结构本文共包括五个章节。
在引言中,我们将介绍文章的概述、结构以及目的。
在理论背景部分,我们将详细说明加水热分解硫酸氧钛的定义、原理以及反应条件和影响因素。
接下来,在实验步骤和方法部分,我们将介绍材料准备、实验装置以及加水热分解硫酸氧钛的具体步骤和数据采集方法。
之后,在结果与讨论部分,我们将对加水热分解硫酸氧钛反应产物的特性进行深入分析,并探究影响反应效果的因素,并与现有文献结果进行比较和验证测试。
最后,在结论与展望部分,我们将总结实验结果对加水热分解硫酸氧钛理论的进一步认识,探讨引发的研究进展和潜在应用前景,并提出未来工作的建议。
1.3 目的本文旨在通过理论说明加水热分解硫酸氧钛这一重要反应的背景知识、实验步骤及结果讨论,深入了解该反应过程中产物特性和影响因素。
通过本文的撰写,希望能够对加水热分解硫酸氧钛的理论有更全面的认识,并为相关领域的研究者提供参考和启示。
此外,通过对该反应进行详细阐述和深入分析,有助于推动相关领域的研究进展,并展望其潜在应用前景。
同时,本文还将提出未来工作建议,以期激发更多创新思路和研究方向。
2. 理论背景:2.1 加水热分解硫酸氧钛的定义和原理:加水热分解硫酸氧钛是一种常用的制备二氧化钛纳米晶体的方法。
它基于硫酸氧钛(TiOSO4)在高温和高压下与水反应生成二氧化钛(TiO2)的原理。
该反应可表示为以下方程式:TiOSO4 + H2O -> TiO2 + H2SO4通过加水热分解过程,硫酸氧钛被水分解成二氧化钛和硫酸,而后者可溶于水中形成稳定的硫酸溶液副产物。
2.2 反应条件和影响因素:在加水热分解反应中,反应条件和操作参数对产物形态、粒度以及纯度等性质具有重要影响。
材料合成化学实验报告
合成苯甲醛的实验
引言:
合成化学是一门重要的化学领域,通过合成方法可以制备出各种有机化合物。
本实验旨在通过苯甲醛的合成来展示材料的合成化学方法。
实验目的:
通过碱性溶液催化作用,合成苯甲醛。
实验原理:
本实验的反应原理基于苯酚和甲醛的缩合反应。
在碱性条件下,苯酚与甲醛反应生成苯甲醛。
实验步骤:
1. 量取一定量的苯酚溶液并转移至反应瓶中。
2. 在苯酚溶液中慢慢滴加甲醛溶液,同时搅拌。
3. 将反应瓶放入水浴中,并加热至80℃。
4. 在反应过程中,加入适量的氯化钠作为催化剂。
5. 反应持续4小时后,停止加热,使溶液冷却至室温。
6. 过滤得到淡黄色的沉淀物,即苯甲醛。
实验结果与讨论:
经过以上步骤合成的苯甲醛应呈现淡黄色固体。
在实验过程中,碱性条件和氯化钠的催化作用加速了反应的进行。
实验总结:
本实验通过苯酚和甲醛的缩合反应成功合成了苯甲醛。
在实验中,合理控制反应条件和加入催化剂对合成过程具有重要意义。
实验中可能存在的问题和改进措施:
1. 反应过程中,苯酚和甲醛的用量应精确控制,以保证反应的完全进行。
2. 反应时间和温度的选择需要根据实际情况进行调整,避免反应过程中产生副反应。
3. 实验操作过程中注意安全,使用实验室相关设施和防护措施。
参考文献:
[1] 某某化学杂志,年,卷(期),页码。
莫氏反应实验报告莫氏反应实验报告一、实验目的本实验旨在通过莫氏反应实验,观察和分析金属材料在腐蚀介质中的阳极钝化行为,以评估材料的耐腐蚀性能。
通过本实验,我们期望能更深入地理解金属腐蚀与防护的基本原理,为实际工程中金属材料的选取和应用提供依据。
二、实验原理莫氏反应是一种用于评价金属材料耐腐蚀性能的电化学方法。
该实验通过在腐蚀介质中施加一个小幅度正弦波动的电压,并测量电流响应,以获得金属在介质中的腐蚀电流密度和保护电位。
金属材料的耐腐蚀性能可以通过这些参数进行评估。
三、实验步骤1.准备实验材料:选择实验金属材料,如碳钢、不锈钢等,并准备相应的腐蚀介质,如3.5% NaCl溶液。
2.搭建实验装置:将金属材料制成电极,与参比电极和辅助电极组成三电极体系。
3.实施莫氏反应实验:在腐蚀介质中施加小幅度的正弦波电压,并记录电流响应。
4.数据处理与分析:提取并分析电流响应数据,计算金属材料的腐蚀电流密度和保护电位。
5.结果评估与讨论:根据实验结果,评估金属材料的耐腐蚀性能,并对不同材料进行比较和分析。
四、实验结果与数据分析根据实验数据,我们可以得出以下结论:1.在3.5% NaCl溶液中,碳钢的腐蚀电流密度高于不锈钢,表明碳钢的耐腐蚀性能较差。
2.在相同介质中,保护电位较低的金属材料具有较好的耐腐蚀性能。
在此实验中,不锈钢具有更低的保护电位,因此其耐腐蚀性能优于碳钢。
3.通过比较不同材料的腐蚀电流密度和保护电位,我们可以评估它们的耐腐蚀性能。
在本次实验中,不锈钢的耐腐蚀性能明显优于碳钢。
五、结论与讨论本实验通过莫氏反应实验观察了碳钢和不锈钢在3.5% NaCl溶液中的阳极钝化行为,并评估了它们的耐腐蚀性能。
实验结果表明,不锈钢具有更好的耐腐蚀性能,而碳钢在相同介质中的耐腐蚀性能较差。
这些结果对于实际工程中金属材料的选取和应用具有重要指导意义。
在讨论中,我们可以进一步探讨金属材料的表面处理、环境因素等对耐腐蚀性能的影响。
实验十四 连续流动反应器中的返混测定4学时 A 实验目的本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定,将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度,从而认识限制返混的措施。
本实验目的为(1) 掌握停留时间分布的测定方法。
(2) 了解停留时间分布与多釜串联模型的关系。
(3) 了解模型参数n 的物理意义及计算方法。
B 实验原理在连续流动的反应器内,不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
返混程度的大小,一般很难直接测定,通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。
然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时,我们可以发现,相同的停留时间分布可以有不同的返混情况,即返混与停留时间分布不存在一 一对应的关系,因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度,而要借助于反应器数学模型来间接表达。
物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程,须用概率分布方法来定量描述。
所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数f ()t 和停留时间分布函数F ()t 。
停留时间分布密度函数f ()t 的物理意义是:同时进入的N 个流体粒子中,停留时间介于t 到t+dt 间的流体粒子所占的分率N dN 为f ()t dt 。
停留时间分布函数F ()t 的物理意义是:流过系统的物料中停留时间小于t 的物料的分率。
停留时间分布的测定方法有脉冲法,阶跃法等,常用的是脉冲法。
当系统达到稳定后,在系统的入口处瞬间注入一定量Q 的示踪物料,同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。
由停留时间分布密度函数的物理含义,可知()()Q dt t C V dt t f ⋅= (1)()⎰∞=0dtt VC Q (2)所以()()()()()dt t C t C dtt VC t VC t f ⎰⎰∞∞==(3)由此可见()t f 与示踪剂浓度()t C 成正比。
因此,本实验中用水作为连续流动的物料,以饱和KCl 作示踪剂,在反应器出口处检测溶液电导值。
在一定范围内,KCl 浓度与电导值成正比,则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系,即()()t L t f ∝,这里()∞-=L L t L t ,t L 为t 时刻的电导值,∞L 为无示踪剂时电导值。
停留时间分布密度函数()t f 在概率论中有二个特征值,平均停留时间(数学期望)t 和方差2t σ。
-t 的表达式为:()()()⎰⎰⎰∞∞∞-==0dt t C dt t tC dt t tf t (4)采用离散形式表达,并取相同时间间隔,t ∆则:()()()()t L t L t t t C t t tC t ∑⋅∑=∆∑∆∑=-(5)2t σ的表达式为:()()()22022t dt t f t dt t f t t t -=-=⎰⎰∞∞σ (6)也用离散形式表达,并取相同t ∆,则:()()()()()22222tt L t L t t t C t C t t-∑∑=-∑∑=σ (7)若用无因次对比时间θ来表示,即t t=θ,无因次方差222t t σσθ=。
在测定了一个系统的停留时间分布后,如何来评介其返混程度,则需要用反应器模型来描述,这里我们采用的是多釜串联模型。
所谓多釜串联模型是将一个实际反应器中的返混情况作为与若干个全混釜串联时的返混程度等效。
这里的若干个全混釜个数n 是虚拟值,并不代表反应器个数,n 称为模型参数。
多釜串联模型假定每个反应器为全混釜,反应器之间无返混,每个全混釜体积相同,则可以推导得到多釜串联反应器的停留时间分布函数关系,并得到无因次方差2θσ与模型参数n 存在关系为21θσ=n (8)当 1=n ,12=θσ ,为全混釜特征; 当∞→n ,02→θσ, 为平推流特征; 这里n 是模型参数,是个虚拟釜数,并不限于整数。
C 预习与思考(1)为什么说返混与停留时间分布不是一一对应的?为什么我们又可以通过测定停留时间分布来研究返混呢?(2)测定停留时间分布的方法有哪些?本实验采用哪种方法? (3)何谓返混?返混的起因是什么?限制返混的措施有哪些? (4) 何谓示踪剂?有何要求?本实验用什么作示踪剂? (5) 模型参数与实验中反应釜的个数有何不同?为什么? D 实验装置与流程实验装置如图2–22所示,由单釜与三釜串联二个系统组成。
三釜串联反应器中每个釜的体积为1L ,单釜反应器体积为3L ,用可控硅直流调速装置调速。
实验时,水分别从二个转子流量计流入二个系统,稳定后在二个系统的入口处分别快速注入示踪剂,由每个反应釜出口处电导电极检测示踪剂浓度变化,并由记录仪自动录下来。
E 实验步骤及方法(1) 通水,开启水开关,让水注满反应釜,调节进水流量为20h L ,保持流量稳定。
(2) 通电,开启电源开关。
① 开记录仪,记下走纸速度; ② 开电导仪并调整好,以备测量; ③开动搅拌装置,转速应大于300min r 。
(3)待系统稳定后,用注射器迅速注入示踪剂?,在记录纸上作起始标记。
(4)当记录仪上显示的浓度在2min 内觉察不到变化时,即认为终点己到。
(5)关闭仪器,电源,水源,排清釜中料液,实验结束。
图2–22 连续流动反应器返混实验装置图 1–全混釜(3L );2、3、4–全混釜(1L ); 5–转子流量计;6–电机; 7–电导率仪;8–电导电极;9–记录仪;10–四笔记录仪或微机F 实验数据处理根据实验结果,我们可以得到单釜与三釜的停留时间分布曲线,这里的物理量 - 电导值L 对应了示踪剂浓度的变化;走纸的长度方向对应了测定的时间,可以由记录仪走纸速度换算出来。
然后用离散化方法,在曲线上相同时间间隔取点,一般可取20个数据点左右,再由公式(5),(7)分别计算出各自的2tt σ和-,及无因次方差222-=t tσσθ。
通过多釜串联模型,利用公式(8)求出相应的模型参数n ,随后根据n 的数值大小,就可确定单釜和三釜系统的两种返混程度大小。
若采用微机数据采集与分析处理系统,则可直接由电导率仪输出信号至计算机,由计算机负责数据采集与分析,在显示器上画出停留时间分布动态曲线图,并在实验结束后自动计算平均停留时间、方差和模型参数。
停留时间分布曲线图与相应数据均可方便地保存或打印输出,减少了手工计算的工作量。
G 结果与讨论(1)计算出单釜与三釜系统的平均停留时间-t ,并与理论值比较,分析偏差原因; (2)计算模型参数n ,讨论二种系统的返混程度大小; (3)讨论一下如何限制返混或加大返混程度。
H 主要符号说明()t C - t 时刻反应器内示踪剂浓度; ()t f - 停留时间分布密度; ()t F - 停留时间分布函数;()t L L L t ,,∞ - 液体的电导值;n - 模型参数; t - 时间;v - 液体体积流量;-t - 数学期望,或平均停留时间;22,θσσt - 方差;θ - 无因次时间。
参 考 文 献(1) 陈甘棠主编 . 化学反应工程 . 北京:化学工业出版社,1981 (2) 朱炳辰主编 . 化学反应工程 . 北京:化学工业出版社,1998连续均相管式循环反应器中的返混实验4学时一、实验原理及要点1.实验原理在工业生产上,对某些反应为了控制反应物的合适浓度,以便控制温度、转化率和收率,同时需要使物料在反应器内由足够的停留时间,并具有一定的线速度,而将反应物的一部分物料返回到反应器进口,使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应。
在连续流动的反应器内,不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
对于这种反应器循环与返混之间的关系,需要通过实验来测定。
在连续均相管式循环反应器中,若循环流量等于零,则反应器的返混程度与平推流反应器相近,由于管内流体的速度分布和扩散,会造成较小的返混。
若有循环操作,则反应器出口的流体被强制返回反应器入口,也就是返混。
返混程度的大小与循环流量有关,通常定义循环比R 为:流量离开反应器物料的体积循环物料的体积流量=R循环比R 是连续均相管式循环反应器的重要特征,可自零变至无穷大。
当R=0时,相当于平推流管式反应器。
当R=∞时,相当于全混流反应器。
因此,对于连续均相管式循环反应器,可以通过调节循环比R ,得到不同返混程度的反应系统。
一般情况下,循环比大于20时,系统的返混特性已经非常接近全混流反应器。
返混程度的大小,一般很难直接测定,通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。
然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时,我们可以发现,相同的停留时间分布可以有不同的返混情况,即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系,因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度,而要借助于反应器数学模型来间接表达。
停留时间分布的测定方法有脉冲法,阶跃法等,常用的是脉冲法。
当系统达到稳定后,在系统的入口处瞬间注入一定量Q 的示踪物料,同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。
由停留时间分布密度函数的物理含义,可知 ()()Q dt t C V dt t f ⋅=()⎰∞=0dtt VC Q所以()()()()()dt t C t C dtt VC t VC t f ⎰⎰∞∞==由此可见()t f 与示踪剂浓度()t C 成正比。
因此,本实验中用水作为连续流动的物料,以饱和KCl 作示踪剂,在反应器出口处检测溶液电导值。
在一定范围内,KCl 浓度与电导值成正比,则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系,即()()t L t f ∝,这里()∞-=L L t L t ,t L 为t 时刻的电导值,∞L 为无示踪剂时电导值。
由实验测定的停留时间分布密度函数()t f ,有两个重要的特征值,即平均停留时间t 和方差2t σ,可由实验数据计算得到。
若用离散形式表达,并取相同时间间隔,t ∆则:()()()()t L t L t t t C t t tC t ∑⋅∑=∆∑∆∑=-()()()()()22222tt L t L t t t C t C t t-∑∑=-∑∑=σ若用无因次对比时间θ来表示,即t t =θ,无因次方差222t tσσθ=。
在测定了一个系统的停留时间分布后,如何来评介其返混程度,则需要用反应器模型来描述,这里我们采用的是多釜串联模型。
所谓多釜串联模型是将一个实际反应器中的返混情况作为与若干个全混釜串联时的返混程度等效。
这里的若干个全混釜个数n 是虚拟值,并不代表反应器个数,n 称为模型参数。
多釜串联模型假定每个反应器为全混釜,反应器之间无返混,每个全混釜体积相同,则可以推导得到多釜串联反应器的停留时间分布函数关系,并得到无因次方差2θσ与模型参数n 存在关系为:21θσ=n2.实验目的(4) 了解连续均相管式循环反应器的返混特性。
(5) 分析观察连续均相管式循环反应器的流动特征 (6) 研究不同循环比下的返混程度,计算模型参数n 。