停留时间分布的测定

反应器停留时间分布测定实验一．实验目的1．熟悉多釜串联反应装置的结构、特点和工作原理；2．掌握一种测定停留时间分布的实验技术。

二．实验原理停留时间分布函数E(t)的定义是：在某一瞬间加入系统一定量示踪物料，该物料中各流体粒子将经过不同的停留时间后依次流出，而停留时间在[t ，t+dt]间的物料占全部示踪物料的分率为E(t)dt 。

根据定义E(t)可以用其它量表示为E(t)＝q vi C(t)/M 0如果直接用电导率κ表示，则有 E(t)＝q vi C(t)/M 0 =0)(κκ-t t 对第二釜和第三釜来说，则有E(t)＝()()∑⎰∆=∞tt t dt t t κκκκ)()(0 其中：q vi —主流体体积流量M 0—示踪物量C(t)—t 时刻流出的示踪物浓度κ（t ）—t 时刻d 电导率。

可用电导率数据计算，数学期望也就是平均停留时间 ∑∑∑∑∑∑==∆∆=-)()()()()()(t t t t c t tc t t c t t tc t κκ 以及 方差 --=∑∑222)()(t t t t t κκσ或 222-=t t σσθ多釜串联模型中的串联釜数N 与实验数据处理得到的2t σ的关系为2t σ=N t -2三．实验装置及流程1-水箱;2-水泵;3-转子流量计;4-电磁阀;5-KCL 罐;6,7,8,9,10,.11-截止阀;12-搅拌电机;13-电导电极;14-溢流口;15-管式反应器;16-釜式反应器四．实验方法及步骤准备工作(1)将饱和KCL 液体注入标有KCL 的储瓶内。

(2)连接好入水管线，打开自来水阀门，使管路充满水。

(3)检查电极导线连接是否正确。

操作步骤(1)打开进水阀，慢慢打开进水转子流量计的阀门(注意!初次通水必须排净管路中的所有气泡，特别是死角处)。

调节水流量维持在20-30升/时之间某值，直至各釜充满水，并能正常地从最后一级流出。

(2)分别开启釜1、釜2、釜3、搅拌马达开关，搅拌程度在200转。

σ
2 θ
=
σ
2 t
2
(8)
t
对于两种理想流动，其用无量纲时间标度表示的方差分别为 0 和 1，其它实际流动 反应器的方差皆界于 0 与 1 之间，即：
当σ
2 θ
=0
时，为理想置换流动模型；当σ
2 θ
=1
时，为全混流模型；当
0＜σ
2 θ
＜1
时，
为非理想流动，因此，根据σ
2 θ
值的大小，可以直观地反映反应器中物料的返混程度，σ
形上可清楚地反映出来)，即可关机、关水停止实验； 6．小心将电极从电导池中取出，洗净拭干，妥善收存，同时将搅拌釜内剩余的水虹
吸出来，量取体积，然后将搅拌釜清洗干净，整理仪器，清洁桌面。
六、实验数据处理
1．将各个时刻所记录的电导值，根据不同温度下的κ-c关系，计算出相应的温度下 的c(t)值，并根据公式E(t)=qVc(t)／M0计算出与各个时刻对应的E(t)值；
五、实验操作步骤
(一) 管式反应器 1．整理管式反应器的管路，确保畅通无泄漏； 2．在管式反应器出口支管中小心插入电导率仪光亮铂电极，并将电导率仪与长图平 衡记录仪连接妥当； 3．缓慢打开自来水龙头，向高位槽中注水，待溢流管中有水流出后，打开水槽出口 活塞，调节转子流量计到适宜刻度，使管式反应中充满水流，且电极也应全部侵入水中， 流量稳定； 4．接通长图平衡记录仪电源，并控制其走纸速度为 60×10 mm·h-1； 5．启动已调节好的电导率仪，然后，用注射器瞬时在管式反应器入口橡胶管中快速 注入 1ml 着红色的 KCl 溶液，观察长图平衡记录仪上记录笔绘制的曲线，直至示踪剂全 部流出为止； 6．分别将水量调节为 100 l·h-1，80 l·h-1和 60 l·h-1作三次实验以观察记录电导率 变化与时间的关系； 7．本实验结束后，关闭电导率仪及记录仪电源，关闭水糟出口流活塞，继续进行下 一个实验。

实验一 连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定一、 实验目的(1) 加深对停留时间分布概念的理解； (2) 掌握测定液相停留时间分布的方法； (3) 了解停留时间分布曲线的应用。

(4)了解停留时间分布于多釜串联模型的关系，了解模型参数N 的物理意义及计算方法。

(5) 了解物料流速及搅拌转速对停留时间分布的影响。

二、 实验原理 （1）停留时间分布当物料连续流经反应器时，停留时间及停留时间分布是重要概念。

停留时间分布和流动模型密切相关。

流动模型分平推流，全混流与非理想流动三种类型。

对于平推流，流体各质点在反应器内的停留时间均相等，对于全混流，流体各质点在反应器内的停留时间是不一的，在0～∞范围内变化。

对于非理想流动，流体各质点在反应器内的停留时间分布情况介乎于以上两种理想状态之间，总之，无论流动类型如何，都存在停留时间分布与停留时间分布的定量描述问题。

（2）停留时间分布密度函数E (t )停留时间分布密度函数E (t )的定义：当物料以稳定流速流入设备（但不发生化学变化）时，在时间t =0时，于瞬时间dt 进入设备的N 个流体微元中，具有停留时间为t 到(t +dt )之间的流体微元量dN 占当初流入量N 的分率为E (t )dt ，即()=dNE t dt N(1) E (t )定义为停留时间分布密度函数。

由于讨论的前提是稳定流动系统，因此，在不同瞬间同时进入系统的各批N 个流体微元均具有相同的停留时间分布密度，显然，流过系统的全部流体，物料停留时间分布密度为同一个E (t )所确定。

根据E (t )定义，它必然具有归一化性质：()1∞=⎰E t dt （2）不同流动类型的E (t )曲线形状如图1所示。

根据E (t )曲线形状，可以定性分析物料在反应器（设备）内停留时间分布。

平推流 全混流 非理想流动图1 各种流动的E (t )～t 关系曲线图（3）停留时间分布密度函数E (t )的测定停留时间分布密度函数E (t )的测定，常用的方法是脉冲法。

连续流动反应器停留时间分布测定-讲义在连续流动反应器中进行化学反应时，反应进行的程度除了与反应系统本身的性质有关以外，还与反应物料在反应器内停留时间长短有密切关系。

停留时间越长，则反应越完全。

停留时间通常是指从流体进入反应器时开始，到其离开反应器为止的这一段时间。

显然对流动反应器而言，停留时间不像间歇反应器那样是同一个值，而是存在着一个停留时间分布。

造成这一现象的主要原因是流体在反应器内流速分布得不均匀，流体的扩散，以及反应器内的死区等。

停留时间分布的测定不仅广泛应用于化学反应工程计化工分离过程，而且应用于涉及流动过程的其他领域。

也是反应器设计和实际操作所必不可少的理论依据。

通过四釜串联反应器中停留时间分布的测定，使学生了解返混，返混与停留时间的关系，并掌握停留时间分布的实验测定方法及实验数据处理方法。

.学会用停留时间分布实验数据求F(t)，E（t）,t和值或0和的值；并学会用F(t),E(t),t和等数据判断实际反应器内流体的流刑，并分析改善实际反应器性能措施。

一、实验目的1. 通过实验了解停留时间分布测定的基本原理和实验方法。

2. 掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法。

3. 学会用理想反应器的串联模式来描述实验系统的流动特性。

二、实验原理停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法。

它的基本思路是：在反应器入口以一定的方式加入示踪剂，然后通过测量反应器出口处示踪剂浓度的变化，间接地描述反应器内流体的停留时间。

常用的示踪剂加入方式有脉冲输入、阶跃输入和周期输入等。

本实验选用的是脉冲输入法。

脉冲输入法是在极短的时间内，将示踪剂从系统的入口处注入主流体，在不影响主流体原有流动特性的情况下随之进入反应器。

如此同时，在反应器出口检测示踪剂浓度c(t)随时间的变化。

整个过程可以用图24—1形象地描述。

由概率论知识可知，该旅分布密度函数E(t)就是系统的停留时间分布密度函数。

因此，E(t)dt就代表了流体粒子在反应器内停留时间介于t到t+dt之间的概率。