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生物反应工程教学设计引言生物反应工程是生物工程中的一个重要分支，其研究的核心是生物反应器。
生物反应器在现代工业制药、食品加工、环境保护等领域有广泛应用。
因此，生物反应工程的教学对于生物工程、化工等相关领域的学生具有重要意义。
本文通过对生物反应工程教学的分析和总结，设计了一套完整的教学方案。
教学目标通过生物反应工程的教学，学生能够了解生物反应器的基本原理、设计、运行及监测等方面的基础知识，掌握生物反应工程的相关理论和实践技能，培养学生的创新能力和实践操作能力，为学生今后的工作和研究提供基础知识和技能支持。
教学内容第一章生物反应器的基本原理•生物反应器的定义•生物反应器的分类•生物反应器的组成和结构•生物反应器的工作原理第二章生物反应器的设计与运行•生物反应器的设计原则和方法•生物反应器的运行控制•生物反应器的传热传质•生物反应器的档案管理和文献检索第三章生物反应器的监测与检验•生物反应器的参数监测与检验•生物反应器的卫生、安全和环保管理第四章生物反应工程实验•生物反应器的构造与组装实验•生物反应器的基本参数测定实验•生物反应器的操作实验第五章生物反应器的实践•生物反应器的基础实践课程•生物反应器的综合实践课程•生物反应器的设计实践课程教学方法理论教学通过教师课堂讲授、案例分析、课堂讨论等方式，帮助学生理解生物反应器基本原理、设计原则和实践操作，提高学生对相关理论知识的掌握。
实验教学通过生物反应器构造及组装实验、基本参数测定实验、操作实验等方式，使学生掌握生物反应器的操作方法、实验技能和相关实验仪器的使用，培养其实践操作能力和独立思考能力。
实践教学通过多门课程的课外实践活动，如生物反应器的基础实践课程、综合实践课程、设计实践课程等，加强学生的创新实践能力，提高其对生物反应工程实践问题的解决能力。
教学评估通过课堂测试、实验报告、课程设计等方式，对学生进行教学成果评估。
评估主要包括理论知识掌握情况、实验操作能力、实践课程成果及综合表现等方面。
实验一辣根过氧化物酶的活力测定及过氧化物酶的动力学参数测定一、目的1. 掌握辣根过氧化物酶的活力测定方法；2. 学会酶的动力学参数的测定方法；掌握Hanes作图法。
3. 学会可调微量进样器的结构及使用；4. 了解分光光度计仪器的使用。
二、原理过氧化物酶催化以下反应：2H2O2→O2+2H2O这一类酶以铁卟啉为辅基，所以属血红素蛋白质类(hemeproteins)。
过氧化物酶在生物界分布极广，在细胞代谢的氧化还原过程中起重要的作用。
辣根过氧化物酶(horse radish peroxidase，简称HRP，EC．1．11．1．７)是植物中研究得最深入的一种过氧化物酶，早在20世纪30年代就有人着手从辣根中分离此酶，以后又制备出结晶。
随着酶标技术的发展，作为标记酶，辣根过氧化物酶是目前使用最普遍的一种酶，它的标记物既能用于定位检测，也能用于定量测定。
因此研究辣根过氧化物酶的动力学性质很有实际意义。
是一种含亚铁血红素的蛋白质，M r在40 000左右，等电点7.2 溶于水，溶解度为5％(W／W)，溶液呈棕红色，透明。
HRP可溶于０.58饱和度以下的硫酸铵溶液，而0.62饱和度以上则不溶。
本实验以愈创木酚（邻甲氧基苯酚）和H2O2为底物，过氧化物酶H2O2放出新生态氧使无色的愈创木酚氧化成红棕色的四邻甲氧基连酚，反应式如下：过氧化物酶活力的大小在一定范围内与产物颜色的深浅呈线性关系，该产物在470nm处有最大的光吸收，故可通过测定A470的变化以测定过氧化物酶的活力。
一般以引起1min内0.001吸广度值的变化量为一个酶活力单位U。
酶促反应速率与各种因素有关，如底物浓度、酶浓度、温度等。
酶的底物与酶促反应速率的一般符合Michaelis-Menten方程，即][][max S m K S r r +∙=式中： r ——反应速率（μmol/L ·min -1）r max ——最大反应速率（μmol/L ·min -1）[S]——底物浓度（mol/L ） K m ——米氏常数（mol/L ）将Michaelis-Menten 方程的形式加以变换，可以得到多种方程。
《生物反应工程》实验教学大纲课程名称（中文／英文）：生物反应工程/Bioreaction Engineering课程代码：x4031491 课程类型：专业课课程性质：选修课设置类别：非独立设课适用专业：生物工程及相关专业课程总学时：32 课程总学分：2实验学时：8 实验学分：0.5开实验学期：五一、实验教学的目的与基本要求《生物反应工程》是生物工程专业的一门专业选修课程。
该课内实验内容包括游离酶与固定化酶酶学性质比较和微生物反应器的反应性能实验。
通过实验教学使学生巩固理论教学的基本原理，基本概念，掌握生物反应过程的基本实验技能和操作方法，同时在实验教学过程中，培养学生独立工作和研究的能力，观察事物，发现问题和独立分析解决问题的能力，以及创新能力。
三、实验项目设置四、实验报告要求、实验考核方式、内容及成绩评定标准1.实验报告报告应字迹工整、文字简洁、图形清晰准确、正确分析与解释实验现象、合理讨论实验结果。
2.实验考核实验成绩30分，主要根据实验操作、实验报告等方面进行综合评定。
占实验总成绩的份数为：实验操作50%，实验报告50%。
学生无故旷实验课累计超过该门课程实验教学时数三分之一以上者，考核前在教师规定的期限尚未完成或未交齐实验报告者，五、实验教材及参考书1.《生物工程专业实验》辽宁科技大学自编实验讲义，2019年2.《生物反应工程原理》.贾士儒.北京：科学出版社，20183.《生物反应工程原理》.曹竹安.北京：清华大学出版社，20114.《生物反应工程》.姚璐晔. 南京大学出版社,20165.《生物反应器工程》.张元兴，许学书.北京：华东理工大学出版社，20116.《反应工程原理解析》. 罗康碧, 罗明河, 李沪萍. 科学出版社,2017。
连续均相管式循环反应器中的返混实验一、实验目的在工业生产上，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，同时需使物料在反应器内有足够的停留时间，并具有一定的线速度，而将反应物的一部分返回到反应器的进口，使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应，对于这种反应器循环比与返混之间的关系就需通过实验来测定，此研究是很有现实意义的。
本实验通过用管式循环反应器来研究不同循环比下的返混程度。
掌握用脉冲法测停留时间分布的方法。
改变不同的条件观察分析管式循环反应器中流动特征，并用多釜串联模型计算参数N 。
二、实验原理在实际连续操作的反应器内由于各种原则，反应器内流体偏离理想流动而造成不同程度的逆向混合，称为返混。
通常利用停留时间分布的测定方法来研究反应器内返混程度，但这两者不是完全对应的关系，即相同的停留时间分布可以由不同的流动情况而造成，因此不能把停留时间分布直接用于描述反应器内的流动状况。
而必须借助于较切实际的流动模型，然后由停留时间分布的测定求取数学期望，方差，最后求取模型中的参数。
停留时间分布的表示方法有二种，一种称为分布函数，()F t =。
其定义是：()10E F t dt =⎰ 即流过系统的物料中停留时间小于t 的（或说成停留时间介于0—t 之间的）物料的百分率。
另一种称为分布密度E()t 。
其定义即在同时进入的N 个流体粒子中其中停留时间介于t t dt +和间的流体粒子所占的分率/dN N 为E()t dt 。
E()()t F t 和之间关系()E()dF t t dt= 停留时间分布的测定方法是多种多样的。
其中脉冲法最为简单。
即当被测定的系统达到稳定后，在系统入口处瞬时注入，定量的示踪剂，同时开始在出口流体中检测示踪物的浓度变化。
（本实验用电导仪来检测示踪物的浓度变化，因浓度与电导成正比关系，示踪剂为强电解质）。
所以可得停留时间分布密度E()t 的关系，可求得平均停留时间τ 和停留时间分布的离散度2t σ E()E()t t t t t τ∆=∆∑∑ 222E()E()t t t t t t στ∆=-∆∑∑ 同样，无因次方差为：2212θσστ=，以N 表示虚拟釜数，则21N θσ=，可以求取模型参数N 。
实验二未反应酶失活动力学曲线的制作一、目的1.巩固HRP酶活力测定的方法；2.掌握未反应酶失活动力学曲线制作的方法；3.进一步熟悉过氧化物酶的特性。
二、原理酶是一种不稳定物质，常因温度、pH等因素的影响而产生不可逆的活性下降。
一般胞外酶较为稳定，而胞内酶在外部环境中容易失活。
酶失活，是酶的又一个重要特性。
在一定条件下，使酶溶液恒温保持一定时间，定时取样，然后在pHopt和Topt下，测定残存酶活，以时间为横坐标，相对活力为坐标，绘制的曲线为酶失活动力学曲线。
三、试剂、仪器：1. 试剂：酶制剂：辣根过氧化物酶，配制适当浓度。
0.02 mol/L愈创木酚溶液：取0.22ml 愈创木酚加水至100 ml。
0.04 mol/L H2O2溶液：取0.4ml 30% H2O2加水至100 m l。
临用前配制。
pH6.0 0.05mol/L的磷酸缓冲溶液，pH7.0 0.2mol/L的磷酸缓冲溶液。
2. 仪器：722S分光光度仪电子天平恒温水浴锅秒表微量可调进样器离心管等四、步骤：取离心管15支，按照1～7的顺序逐管重复两组编号，空白为0号，各管内加入0.5ml 酶液；放入70℃恒温水浴锅内，水浴的热处理时间分别为0、10、20、30、40、50、60、0min，取出后立即用流动水冷却至室温。
在25℃、pH7.0条件下测定其活力。
以0号管作空白，在722S型分光光度计470nm波长处读取各管的吸光度A470。
整个操作过程见表4。
五、记录与数据处理1.记录；用秒表记时，每隔10S读数。
2. 数据处理：每分钟A470增加0.001所需酶量定为1个HRP。
相对活力=（零时刻热处理酶活力/任意时间酶活力）×100% 3. 反应酶失活动力学曲线的制作以处理的时间为横坐标，酶的相对活力为纵坐标作图。
表2 未反应酶失活动力学曲线的制作实验三生物反应器的系统分析一、目的1.学习生物反应器的分类、用途；2.了解生物反应器系统的组成；3.掌握微生物气生式反应器的结构、控制系统及水蒸汽、物料等配送；4.学习配管图的平面画法。
《生物反应工程》实验讲义及实验报告班级：学号：姓名：成绩：实验一 游离酶与固定化酶酶学性质比较实验目的：掌握测定酶动力学参数的实验方法，作图法计算酶动力学参数，掌握固定化酶的方法，以及固定化酶后动力学参数的变化。
实验原理：要建立一个完整的酶动力学方程，必须要通过动力学实验确定其动力学参数。
对M —M 方程，就是要确定r max 和K m 值。
但直接应用M —M 方程求取动力学参数所遇到的主要困难在于该方程为一非线性方程。
为此常将该方程加以线性化，通过作图法直接求取动力学参数。
通常有下述几种作图方法。
Lineweaver —Burk 法(简称L-B 法)。
将M —M 方程取其倒数得到下式：sr m sC K r r 111maxmax+=(1)以1／r s 对1／C s 作图可得一直线，该直线斜率为K m ／r max ，直线与纵轴交于1／r max ，与横轴交于一1／K m 。
此法又称双倒数图解法。
Hanes —Woo1f 法(简称H —W 法)。
将式(1)两边均乘以Cs 得到maxmaxr C r K r C s m ss += (2)以C s ／r s 对C s 作图，得一斜率为1／r max 的直线，直线与纵轴交点为K m ／r max ，与横轴交点为一K m 。
(3)Eadie —Hofstee 法(简称E-H 法)。
将M —M 方程重排为ss ms C r K r r -=max （3）以r s 对r s ／C s 作图，得一斜率为一K m 的直线，它与纵铀交点为r max ，与横轴交点为r max ／K m 。
固定化酶亦称固相酶或水不溶酶。
它是通过物理或化学的方法使溶液酶转变为在一定的空间内其运动受到完全约束、或受到局部约束的一种不溶于水，但仍具活性的酶。
它能以固相状态作用于底物进行催比反应。
固定化酶的主要优点是，在催化反应以后很容易从反应系统中分离出来，不仅固定化酶可以反复使用，而且产物不受污染容易精制，固定化后的酶大多数情况下其稳定性增加，仅有少数的稳定性下降，固定化酶有一定的形状和一定的机械强度，可以装填在反应器中长期使用，便于实现生产连续化和自动化。
编号：1613161 课程名称: 生物反应工程实验
实验室名称：化学反应工程实验室主要撰写人:郭迎卫
一、实验的地位、作用和目的：
本课程属于专业实验课，适用于生物工程专业。
作为一门重要的专业实践课程，本课程的目的是培养学生掌握生物工程专业的专业实验技术与实验研究方法，使学生掌握专业实验的基本技术和操作技能，学会专业实验主要仪器和装备的使用，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的自学能力、独立思考能力与创新能力。
要求与理论课同步，已修基础化学实验、化工原理实验、生物化学实验等。
二、课程内容提要：
1、连续流动反应器中的返混测定（单釜、三釜）
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。
（1）掌握停留时间分布的测定方法。
（2）了解停留时间分布的测定方法。
（3）了解模型参数n的物理意义及计算方法。
2、连续均相管式循环反应器中的返混实验
本实验通过用管式循环反应器来研究不同循环比下的返混程度。
掌握用脉冲法测停留时间分布的方法。
改变不同的条件观察分析管式循环反应器中流动特征，并用多釜串联模型计算参数N。
三、实验配套的主要仪器设备及台（套）数：
1、连续流动反应器中的返混测定装置（单釜、三釜） 2套
2、连续均相管式循环反应器中的返混实验装置 2套
四、实验项目与提要：
生物反应工程实验它包括基础数据测试实验、反应工程实验、研究开发性实验等。
审核人：赵玉萍系主任：张强华。
《生物反应工程》教学大纲课程名称：生物反应工程课程类型: 必修课总学时： 54 讲课学时：54 学分：3学分适用对象: 生物工程专业先修课程：生物化学、微生物、化工原理一、课程的性质和任务生物化工是生物化学工程的简称。
它是运用化学工程的原理方法将生物技术的实验室成果进行工业开发、技术改造的一门学科。
《生物反应工程》是生物化工的一个重要组成部分和化学反应工程的一个分支。
该课程是生物化工专业的一门必修专业课，它研究的是生物反应过程中具有普遍意义的特殊工程技术问题。
本课程的主要任务：1．介绍本课程在生物技术开发中的地位和作用；2．阐明生物反应过程及工程的基本原理；3．培养学生掌握研究生物反应过程的方法及过程放大的基本知识；4．培养学生分析和解决有关技术问题的能力。
二、教学基本要求通过本课程的教学，使学生系统地掌握生物反应过程及工程的基本原理、研究生物反应过程的方法及过程放大的基本知识、培养学生分析和解决有关技术问题的能力。
四、课程的重点和难点1．强调本课程是一门交叉学科的产物需综合各学科的知识及配合各方面的人才解决具体问题。
2．树立无菌操作的意识，掌握高温快速灭菌的原理、气体流动状态及其湿含量对灭（除）菌效果的影响。
3．氧传递速率的表征及对生物反应过程的影响。
4．生物反应动力学的特征及建模方法。
5．运用物料衡算建立理想流生物反应器的操作模型。
6．停留时间分布与生物反应器中流体流动模型间的关系。
7．生物反应器结构及放大规则。
8．调控影响生物反应过程各种因素的目的和方法。
五、实践环节独立开课七、考核方式期末笔试八、推荐教材和教学参考书教材：《新编生物工艺学》，俞俊棠、唐孝宣等编著，化学工业出版社，2005年。
参考书：《生物反应动力学与反应器》（第三版），威以政，汪叔雄编著，化学工业出版社，2007年。
《生物反应工程原理》（第三版），贾士儒编著，科学出版社，2008年。
《生物反应工程》，岑沛霖，关怡新，林建平编著，高等教育出版社，2005年。
连续均相管式循环反应器中的返混实验一、实验目的在工业生产上，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，同时需使物料在反应器内有足够的停留时间，并具有一定的线速度，而将反应物的一部分返回到反应器的进口，使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应，对于这种反应器循环比与返混之间的关系就需通过实验来测定，此研究是很有现实意义的。
本实验通过用管式循环反应器来研究不同循环比下的返混程度。
掌握用脉冲法测停留时间分布的方法。
改变不同的条件观察分析管式循环反应器中流动特征，并用多釜串联模型计算参数N 。
二、实验原理在实际连续操作的反应器内由于各种原则，反应器内流体偏离理想流动而造成不同程度的逆向混合，称为返混。
通常利用停留时间分布的测定方法来研究反应器内返混程度，但这两者不是完全对应的关系，即相同的停留时间分布可以由不同的流动情况而造成，因此不能把停留时间分布直接用于描述反应器内的流动状况。
而必须借助于较切实际的流动模型，然后由停留时间分布的测定求取数学期望，方差，最后求取模型中的参数。
停留时间分布的表示方法有二种，一种称为分布函数，()F t =。
其定义是：()10E F t dt =⎰ 即流过系统的物料中停留时间小于t 的（或说成停留时间介于0—t 之间的）物料的百分率。
另一种称为分布密度E()t 。
其定义即在同时进入的N 个流体粒子中其中停留时间介于t t dt +和间的流体粒子所占的分率/dN N 为E()t dt 。
E()()t F t 和之间关系()E()dF t t dt= 停留时间分布的测定方法是多种多样的。
其中脉冲法最为简单。
即当被测定的系统达到稳定后，在系统入口处瞬时注入，定量的示踪剂，同时开始在出口流体中检测示踪物的浓度变化。
（本实验用电导仪来检测示踪物的浓度变化，因浓度与电导成正比关系，示踪剂为强电解质）。
所以可得停留时间分布密度E()t 的关系，可求得平均停留时间τ 和停留时间分布的离散度2t σ E()E()t t t t t τ∆=∆∑∑ 222E()E()t t t t t t στ∆=-∆∑∑ 同样，无因次方差为：2212θσστ=，以N 表示虚拟釜数，则21N θσ=，可以求取模型参数N 。
对于管式循环反应器其特征β=循环比=循环物料的体积流量/离开反应器物料的体积流量循环比β可自零变至无限大。
β=0即为平淮流管式反应器。
β=∞要当于全混釜反应器三、实验装置及流程（1）进水阀（2）进水流量计（3）注射器（4）填料塔（5）电极（6）电导仪（7）微机（8）循环泵（9）循环调节阀（10）循环流量计（11）放气阀本实验由一根φ38长1200mm内装6mm瓷填组成管式反应器，通过一个磁力泵，调节流量计（0—250升/小时）达到不同的循环比进行实验。
四、实验步骤及内容1、接通电源。
2、开水注满塔，排掉管路内空气。
3、开启电导仪，微机（调整，校验）。
4、测定不同进水流量下对返混的影响。
5、流量稳定后注射示踪剂。
6、开泵调节不同循环流量下测定对返混的影响。
7、实验结束关泵和进水，切断电源。
五、撰写实验报告1、实验内容和测试方法2、循环比为零时，在不同流量下根据电导仪测得的浓度与时间的变化曲线求取数学期望及方差。
求取流动模型参数。
3、讨论流量对返混的影响。
4、讨论不同的循环比对返混的影响。
六、预习要求1、何为返混，为什么要研究返混。
2、返混与停留时间分布的关系。
3、停留时间分布的测试方法。
4、管式循环反应器的特征。
5、采用脉冲示踪法应注意哪些事项。
主要符号说明()F t ——停留时间分布函数 β——循环比 N ——模型参数E ()t ——停留时间分布密度函数 2t σ——方差 2θσ——无因次方差 参考文献1、化学反应工程基本原理 华东化工学院（1984）2、化学反应工程 化学工业出版社 （1981）3、陈敏恒、袁渭康 化学反应工程中的模型方法 化学工程项目 （1980）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。
（1）掌握停留时间分布的测定方法。
（2）了解停留时间分布的测定方法。
（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合称为返混。
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。
然后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，因此汉有用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而要借助于反应器教学模型来间接表达。
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E()t 和停留时间分布函数)(t F 。
停留时间分布密度函数E()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dt t +间的流体粒子所占的分率N dN /为E()t dt 。
停留时间分布函数)(t F 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 （1）E()()/t dt V c t dt Q =⋅⎰∞=0)(dt t Vc Q所以 00()()E()()()c V t c t t Vc t dt c t dt∞∞==⎰⎰ 由此可见E()t 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E()()t L t ∞，这里)(t L =∞-L 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E()t 在概率论中有两个特征值，平均停留时间（数学期望）t 和方差2t σ。
000()E()()tc t dt t t t dt c t dt ∞∞∞==⎰⎰⎰ （1）⎰∞=0)(dt t Vc Q （2） 所以 00()()E()()()Vc t c t t Vc t dt c t dt∞∞==⎰⎰ （3） 由此可见E()t 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E()()t L t ∞，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E()t 在概率论中有两个特征值，平均停留时间（数学期望）t 和方差2t σ。
t 的表达式为：000()E()()tc t dt t t t dt c t dt ∞∞∞==⎰⎰⎰ （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：222200()E()E()t t t t dt t t dt t σ∞∞=-=-⎰⎰ （6） 也用离散形式表达，并取相同t ∆，则：22222)()()()()(t t L t L t t t c t c t t -=-=∑∑∑∑σ （7）若用无量纲对比时间θ来表示，即t t /=θ，无量纲方差222/t t σσθ=。
在测定了一个系统的停留时间分布后，如何来评价其返混程度，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人反应器为混釜，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，并得到无量纲方差2θσ与模型参n 存在关系为21θσ=n （8）当1=n ，12=θσ，为全混釜特征；当0,2→∞→θσn ，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 实验装置及流程实验装置如图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人釜的体积为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，水分别经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，并由记录仪自动记录下来。
图 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，调节进入水流量为20L/h ，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300r/min 。
（4）当记录仪上显示的浓度在2min 内觉察不到变化时，即认为终点已到。
（5）关闭仪器，电源，水源，排清釜中料液，实验结束。
F 实验数据处理根据实验结果，可以得到单釜也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t 和2t σ，及无因次方差222/t t σσθ=。
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。
