专业实验。多釜串联反应器返混的测定 (新)Microsoft Word 文档

实验一 连续流动反应器中返混的测定

A 实验目的

本实验通过三釜串联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)用脉冲示踪法测定停留时间分布及数据处理方法； (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

在连续流动反应器中，由于反应物料的返混以及在反应器内出现的层流，死角，短路等现象，使得反应物料在反应器中的停留时间有长有短，即形成停留时间分布，影响反应进程和最终结果。测定物料的停留时间分布是描述物料在反应器内的流动特性和进行反应器设计计算的内容之一。

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+△t 间的流体粒子所占的分率dN ／N 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，在系统的人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

由此可见f(t)与示踪剂浓度C(t)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f(t)∝L(t)，这里L(t)=L t －L ∞，L t 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f(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2

t σ。

t 的表达式为：

采用离散形式表达，并取相同时间间隔△t ，t 的表达式为：

()()()

()()()()()()()()()0

00

V C t dt f t dt 1Q Q V C t dt 2VC t C t V

f t C t = 3Q V C t dt C t dt ∞∞∞

====???()()()00

tC t dt t tf (t )dt 4

C t dt

∞∞∞

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?

2t σ的表达式为：

若用离散形式表达，并取相同△t ，则：

若用无量纲对比时间θ来表达，即t t θ=，

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，并得到无量纲方差2

σ与模型参数N 存在关系为

当N=1， ，为全混釜特征； 当N →∞， ，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)测定停留时间分布的方法有哪些?本实验采用哪种方法? (2)何谓返混?返混的起因是什么?限制返混的措施有哪些? (3)何谓示踪剂?有何要求?本实验用什么作示踪剂? (4)模型参数与实验中反应釜的个数有何不同?

()()()

()

()N

N

i 1i 1N

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t C t t

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t N N N i 1i 1i 1t f t t C t t L t t t t 7f t C t L t σ=======-=-=-∑∑∑∑∑∑()

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2

22t t 1 N = 8σσ=()()()0C t L(t)

f t = = L(t)t C t dt ∞?∑?2

1

σ→2

= 0 σ

D 实验装置及流程

实验装置如图1所示，由三釜串联系统组成。三釜串联反应器中每个釜的体积为1.5L ，实验时，水经转子流量计流入系统。稳定后在系统的入口处快速注入示踪剂，由每个反应釜出口处电导电极检测示踪剂浓度变化，并自动记录下来。

E ．实验步骤及方法 1、准备工作

（1）将饱和KCl 液体注入标有KCl 的储瓶内，将水注入标有H 2O 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。 2、操作

图1 连续流动反应器返混实验装置图 1一清洗水储罐；2一三通阀; 3—溶液储槽；4一水槽；5．—浮球阀机 6一水泵；7一流量计；8一三通；9一电导电极; 10一釜; 11一螺旋浆搅拌器; 12一排放阀; 13一搅拌马达

（1）打开总电源开关，打开水位控制开关，开启入水阀门。当水位指示绿灯亮后，关小入水阀门，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35升/时，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，后再旋转调节马达转速的旋钮，使三釜搅拌程度大致相同（电流表指示在20V 左右）。开启电磁阀开关和电导仪总开关，再分别开启三个电导仪开关，将拨钮扳至“校正”位置，调节下方电位器使电导仪表针指示为满刻度1.0。至此，调整完毕，将拨钮扳至“测量”位置，准备测量。（ 电导仪的使用方法见该仪器使用说明书）

（3）开启计算机电源，在桌面上双击“多釜返混实验FH-3”图标，在主画面上按下“实验流程”按钮，调节“示踪剂量”、“进水流量”，使显示值为实际实验值，在操作员号框中输入自己对应号码（前三位必须是英文字母或数字）。 （4）按下“趋势图”按钮，调节“实验周期”、“阀开时间”，使显示值为实验所需值（推荐实验周期30分钟，阀开时间10秒），按下开始按钮，开始采集数据。

（5）待测试结束，按下“结束”按钮后，按下“保存数据”按钮，待按钮抬起后，将该数据文件（路径为 D ：/FH-3/DATA/*.XXX ，其中“XXX ”为操作员号中的前三位）保存到软盘。

(6)改变水流量、改变搅拌器转速再重新测定记录几次。 3、停车

（1）实验完毕，将实验柜上三通阀转至“H 20”位置，将程序中“阀开时间”调到最大，按“开始”按钮，冲洗电磁阀。反复多次。

（2）关闭各水阀门、电源开关，打开釜底排水阀，将水排空。 （3）退出实验程序，关闭计算机。 F 实验数据处理

根据实验结果，可以得到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；用离散化方法，取相同时间间隔，一般可取20个数据点左右，由公式(4)、(6)分别计算出各自2t t σ和，及无因次方差()2

22t /t

σσ=。通过多釜串联模型，利用公

式(7)求出相应的模型参数N ，随后根据m 的数值大小，就可确定三釜系统的返混程度大小。

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 结果及讨论

(1)作出f(t)—t 曲线；

(2)计算平均停留时间t ，并与理论值比较，分析偏差原因。 (3) 求方差2

σ ，说明对平推流和全混流的偏离情况； (4)计算模型参数N ，讨论各釜的返混程度大小。

H 主要符号说明

C(t)——反应器出口示踪剂浓度； f(t)——停留时间分布密度； F(t)——停留时间分布函数；

L t ，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 ,t σσ——方差；

θ——无量纲时间。

求: 22t t = = N=

σσ=()

i 1N i 1

L t ==∑()

i 1

L t =∑()

2

2

t 2

t σ

σ=

()2

2

2

t t 1

N =

σσ=

()()

()0

C t L(t)

f t =

=

L(t)t C t dt

∞

?∑

?

实验一多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定

实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定 一、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描述返混程度，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、了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 3、掌握多釜串联模型参数N 的物理意义及计算方法。 二、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。然而在测定不同状态的反应器内停留时间分布时，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，而必须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E (t)和停留时间分布函数F (t)。 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t +dt 间的流体粒子所占的分率dN/N 为E (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 的物料所占的分率。 停留时间分布的测定方法有脉冲输入法、阶跃输入法等，常用的是脉冲输入法。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： E (t )dt ＝VC (t )/Q (1) ?∞ =0)(dt t VC Q (2) 所以 ? ? ∞ ∞ = = )() ()() ()(dt t C t C dt t VC t VC t E (3)

3单釜与三釜串联反应器中的返混测定30分钟

实验二 单釜与多釜反应器中的返混测定 一、 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。 二、 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) ()? ∞ = dt t VC Q (2)

多釜串联

实验报告 课程名称： 化工专业实验1 指导老师： 黄灵仙 成绩：__________________ 实验名称： 多釜串联流动特性的测定 实验类型：___________同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1．观察了解多釜串联的流动特性，并与理想流型特性曲线作比较。 2．掌握用脉冲示踪法测定停留时间分布的实验方法及数据处理。 3．根据单个釜的流动特性推测四釜串联的理论流动特性，并与实际测量值进行比较。 二、实验内容和原理 1．对于等容积理想全混式多釜串联的流动，如用脉冲示踪法测定其出口浓度变化曲线，经过换算，可得到停留时间分布的密度函数E ( t )，即 1 ()(1)!N Nt N t N t E t e N t t -- ?? = ? -?? （1） 令-=t t /θ，代入上式 θ θθN N N e N N E ---=1)()!1()( （2） 式中 N —釜数 t — 整个装置的平均停留时间，(= N(V R )i / v) (V R )i — 每一小釜的体积 v — 流体流量 据式（1），（2）可计算一组理想全混式的流动曲线，如图一（a ）所示，由于实验测定的是出口浓度变化曲线C ( t ) ~ t ，如图一（b ）所示，经下列关系换算，可得E ( t ) ()()()C t C t E t Co Cdt ∞ = = ? 或写成离散型函数1 () ()n C t E t C t =- ?∑

反应工程实验讲义

单釜和多釜串联返混性能测定 一、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，从而掌握控制返混的措施。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 的物理意义与计算方法。 二、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。返混程度的大小通常用物料在反应器内的停留时间分布来测定。然而，在测定不同状态的反应器内物料的停留时间分布时发现，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，而要借助于相关的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，需用概率分布的方法来定量描述。所用的概率分布分布函数为停留时间分布密度函数)(t E 和停留时间分布函数)(t F 。停留时间分布密度函数)(t E 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为N dN /为dt t F )(。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，同时在出口液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 ) 2()()1(/)()(0?∞ ==dt t Vc Q Q dt t Vc dt t E 所以 ) 3()() ()() ()(0 ? ? ∞ ∞ = = dt t c t c dt t Vc t Vc t E 由此可见， )(t E 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

实验8 连续流动反应器中的返混测定

实验8 连续流动反应器中的返混测定实验八连续流动反应器中的返混测定 1.目的及任务 1.1 实验目的 1.了解全混釜和多釜串联反应器的返混特性; 2.掌握利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法; 3.了解停留时间分布与多釜串联模型的关系; 4.了解模型参数n的物理意义及计算方法。 1.2实验任务 1. 用脉冲示踪法测定单反应釜停留时间分布，确定返混程度; 2. 用脉冲示踪法测定三反应釜串联系统的停留时间分布，确定返混程度; 2.基本原理 在连续流动的釜式反应器内，激烈的搅拌使得反应器内物料发生混合，反应器出口处的物料会返回流动与进口处物料混合，形成空间上的返混;为限制空间返混的发生程度，通常从几何空间上将一个反应釜分成多个反应釜，可以使返混程度降低。 在连续流动的釜式反应器内，不同停留时间的物料之间的混合形成时间上的返混。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。

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及物料衡算，可知 QftdtVCtdt,,, ，，，，(1) 示踪剂加入量符合 , ，，Q,VCtdt(2) ,0 由(1)与(2)可得停留时间分布密度函数 VCtCt，，，，，，ft,, ,,(3) ，，，，VCtdtCtdt,,00 由此可见与示踪剂浓度成正比。因此，本实验中用水作为连续流动的物料，，，，，ftCt 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L成正比，则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，即，这里，，，，ft,Lt，，，为t时刻的电导值，为无示踪剂时电导值。 Lt,L,LLLt,t? 停留时间分布密度函数在概率论中有二个特征值，即平均停留时间(数学期望)，，ft ,22t和方差。与的表达式为: ,,ttt ,tCtdt，，,,,0ttf，，tdt,, (4) ,,0，，Ctdt,0 ,,2222，，，，，，,,t,tftdt,tftdt,t (5) t,,00 ,t,采用离散形式表达，并取相同时间间隔则: ,,tCt,t,t,Lt，，，，t,, (6) ，，，，,Ct,t,Lt 22，，，，,tCt,tLt222，，,,,t,,t (7) t，，，，,Ct,Lt 222,,,,t若用无因次对比时间来表示，即，无因次方差。 ,,tt,t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。

计算机控制釜式反应器返混性能测定实验说明书

计算机控制多釜串联返混性能测定实验 （一）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.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型来描述实验系统的流动特性 （二）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棍。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dN/N 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 ()()/f t dt V c t dt Q =? ()0Q Vc t dt ∞ =? ()() () () ()0 Vc t c t f t Vc tdt c t dt ∞ ∞ = = ? ? 由此可见f(t)与示踪剂浓度c(t)成正比。因此，本实验中用水作为连续流动

实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定

实验一多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定一、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描述返混程度，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、了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 3、掌握多釜串联模型参数N的物理意义及计算方法。 二、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。然而在测定不同状态的反应器内停留时间分布时，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，而必须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E(t)和停留时间分布函数F(t)。 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t+dt间的流体粒子所占的分率dN/N为E(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的物料所占的分率。 停留时间分布的测定方法有脉冲输入法、阶跃输入法等，常用的是脉冲输入法。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： E(t)dt＝VC(t)/Q (1) ?∞= )(dt t VC Q (2)

所以 ? ? ∞ ∞ = = )() ()() ()(dt t C t C dt t VC t VC t E (3) 由此可见E (t )与示踪剂浓度C (t )成正比。 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的电导值。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(t)＝L t －L ∞，L t 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 )在概率论中有二个特征值——平均停留时间（数学期望）t 和方差σt 2。 t 的表达式为： ???∞∞ ∞ = =00 )()()(dt t C dt t tC dt t tE t (4) 采用离散形式表达，并取相同时间间隔Δt ，则： )() ()()(t L t tL t t C t t tC t ∑∑=?∑?∑= (5) σt 2的表达式为： ??∞ ∞ -=-=0 220 22)()()(t dt t E t dt t E t t t σ (6) 也可采用离散形式表达，并取相同Δt ，则： 222 22 ) ()()()(t t 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：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

多釜串并联返混实验装置

计算机控制多釜串并联 返混实验装置说明书 天津大学化工基础实验中心 2012．02

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，停留时间不象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的不均匀，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及化工分离过程，而且应用于涉及流动过程的其它领域。它也是反应器设计和实际操作所必不可少的理论依据。 一、实验装置的基本功能和特点: 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型来描述实验系统的流动特性。 二、实验装置简介： 1．实验装置流程图： 图一实验设备流程示意图 1-水箱；2-水泵：3-转子流量计；4，5-KCL的进样口；6、7-进水阀； 8-搅拌电机；9-釜式反应器；10-溢流口；11-电导电极；12-回流阀；

2．实验装置主要技术参数： 多釜式反应器直径110mm，高120mm，有机玻璃制成，3个。 单釜式反应器直径160mm，高120mm，有机玻璃制成，1个。 搅拌马达25W，转数90－1400转/分，无级变速调节 液体(水)流量计 4---40 L/h 3．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注流体，在不影响主流体原有流动特性的情况下随之进入反应器。与此同时，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1形象地描述。 由概率论知识可知，概率分布密度函数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。 在反应器出口处测得的示踪剂浓度c(t)与时间t的关系曲线叫响应曲线。由响应曲线就可以计算出E（t）与时间t的关系，并绘出E（t）～t关系曲线。计算方法是对反应器作示踪剂的物料衡算，即 Qc(t)dt=mE(t)dt （1）式中Q表示主流体的流量，m为示踪剂的加入量。示踪剂的加入量可以用下式计

多釜串联实验讲义(1)

实验十四 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 ()()Q dt t C V dt t f ?= (1) ()? ∞ = dt t VC Q (2)

实验四：单釜与三釜串联返混性能测定

实验四：单釜与三釜串联返混性能测定 三釜实验数据处理表（釜一） T(s) V1(mv) L(t i) L(t i)·△t t i·L(t i)·△t i t i2·L(t i)·△t i 0 1.507 0 0 0 0 34 10.395 8.888 302.192 10274.528 349333.952 68 9.032 7.525 255.85 17397.8 1183050.4 102 7.895 6.388 217.192 22153.584 2259665.568 137 6.939 5.432 190.12 26046.44 3568362.28 171 6.104 4.597 156.298 26726.958 4570309.818 205 5.418 3.911 132.974 27259.67 5588232.35 239 4.821 3.314 112.676 26929.564 6436165.796 273 4.312 2.805 95.37 26036.01 7107830.73 307 3.893 2.386 81.124 24905.068 7645855.876 342 3.519 2.012 70.42 24083.64 8236604.88 376 3.197 1.69 57.46 21604.96 8123464.96 410 2.963 1.456 49.504 20296.64 8321622.4 444 2.717 1.21 41.14 18266.16 8110175.04 478 2.556 1.049 35.666 17048.348 8149110.344 512 2.361 0.854 29.036 14866.432 7611613.184 616 2.001 0.494 51.376 31647.616 19494931.46 719 1.807 0.3 30.9 22217.1 15974094.9 822 1.657 0.15 15.45 12699.9 10439317.8 926 1.578 0.071 7.384 6837.584 6331602.784 1029 1.536 0.029 2.987 3073.623 3162758.067 1132 1.503 -0.004 1236 1.484 -0.023 1339 1.473 -0.034 1442 1.465 -0.042 1546 1.453 -0.054 1649 1.453 -0.054 1752 1.454 -0.053 1857 1.445 -0.062 1961 1.444 -0.063 2064 1.445 -0.062 计算基准： 1.507 Σ1935.119 400371.625 142664102.6 t平均206.8976766 方差σt230917.03591 无因次方差σθ20.722248458 模型参数N 1.384565089

连续循环反应器中返混状况测定

实验名称：实验三连续循环反应器中返混状况测定模 块名称预习考查 题目权重 1、理想的连续循环反应器在循环比 R=0和R=∞时，将成为哪两种理想的 反应器？（） A、R=0时为全混流反应器；R=∞时为 平推流反应器 B、R=0时为平推流反应器；R=∞时为 全混流反应器 C、R=0时为无梯流反应器；R=∞时为 微分流反应器 D、R=0时为平推流反应器；R=∞时为 微分流反应器 2、以下对连续循环反应器的循环比的 定义，正确的说法是？（） A、循环体积流量与反应器入口体积流 量之比 B、反应器入口体积流量与循环体积流 量之比 C、循环体积流量与最终离开反应器物 料的体积流量之比 D、最终离开反应器物料的体积流量与 循环体积流量之比 3、描述返混程度的多釜串联模型参数 n，与连续循环反应器的循环比R的关 系式？（） A、增大循环比R，模型参数n将增大 B、增大循环比R，模型参数n将出现 极值 C、增大循环比R，模型参数n不变 D、增大循环比R，模型参数n将减小 4、在连续循环反应器中，限制返混的 措施有？多选（） A、填充固体填料 B、增大循环比R C、增大管径 D、提高高径比 5、实验采用饱和KCL水溶液作为示踪 剂的理由是？多选（） A、无毒无害，价廉易得 B、强电解质，电导率响应灵敏 20

C、易于溶解在测定体系中 D、不与体系发生化学反应 你的回答本模块得分[满分100] B|C|D|A,B,C,D|A,B,C,D 93 模 块名称仪器选择 题目权重 选错一次扣5分10 你的回答 本模块得分[满 分100] 正确答案：记录仪、微机、循环泵、 排液阀、填料塔 (红色圈所指示部 分)、电导仪、进水阀、循环流量计、 电极、注射器、流量计 做错次数：0 100 模 块名称操作步骤 题目权重 选错一次扣5分10 你的回答 本模块得分[满 分100] 正确答案： 做错次数：0 100 模 块名称实验报告--实 验目的 题目权重 请单击本次实验目的前的复选框作出 选择，答案不止一项。 A、了解连续均相管式循环反应器的返 混特性。 B、掌握电导仪表的通讯原理。 C、研究不同循环比下的返混程度，计 算模型参数n。 D、学习连续循环反应器的安装方法。 E、分析观察连续均相管式反应器的流 动特征。 5 你的回答 本模块得分[满 分100] A,C,E 100

多釜串联返混性能测定实验

多釜串联返混性能测定实验 实验基本要求及注意事项：(1) 书包放书包柜或实验台最外侧柜子；(2) 必须穿实验服；(3) 实验完成后清扫桌面和地面；关闭锁好窗户拉好窗帘；(4) 老师在原始数据上签字后方可离开实验室；(5) 实验操作规程在设备对应实验台的第一个抽屉内。 1实验前准备工作 1.1检查并确认水箱内水满(去离子水)；用100ml烧杯配好饱和KCl溶液待用。 1.2电导率仪调节：按下绿色按钮后，打开电导率仪开关，将温度补偿旋钮调至25℃，按“测量”档位至“×103”，“调零”旋钮调至“0.000”；按下“校正”键，校对电极常数与电极棒常数(已标在电极棒上)相一致；再按“测量”档位至“×103”。注意不要碰触蓝色电极棒，以免损坏。 1.3 检查搅拌釜及其控制系统：搅拌马达控制器电源为关闭状态(“0”)，搅拌转速为0(旋钮逆时针旋到头)；关闭各釜下底阀门(注意：左手扶住阀体，右手顺时针方向扳阀柄至水平位。固定阀柄的螺母松动后，应及时拧紧)。 1.4记录实验室温度和各反应釜的体积(体积已标在相应反应釜上)。 1.5确认离心泵旁路阀已打开，多釜进水阀和流量计阀门已关闭，启动离心泵(按下黄色按钮)。 1.6打开计算机，点击桌面上文件名为“dfc”的实验装置图标进入操作系统界面。 2三釜串联实验 2.1向釜内加水：打开多釜进水阀，慢慢打开转子流量计调节阀至20L/hr，向釜内注水至红色刻线。此期间，当水位没过搅拌桨时，开启搅拌釜上方搅拌马达开关(“1” )，用旋钮缓慢调节马达转速至200rpm。通过调节搅拌釜左侧π形管高度，控制各釜内的液位至红色刻线。2.2实验及采集数据：各釜内液位稳定在红色刻线后，调节电导仪调零旋钮至“0.000”，以扣除本底。点击“实验操作”“参数设定”“采样频率”调为5s“确定”；“实验操作”“多釜实验”；“实验操作”“开始实验”。点击“结果显示”“曲线图”，待跑线稳定后，用注射器取3ml饱和KCl溶液，赶气泡并用滤纸吸干注射器外面液体后，迅速注入第一釜。计算机系统自动采集数据，当曲线图由最高点恢复到三釜的电导仪数据均为0.000时，点“实验操作”“停止采集”。注意：实验中保持流量计流量为20 L/hr。 2.3 保存数据：“实验操作”“开始计算”；“结果显示”“数据表”；“文件”“另存为”txt文件“保存”；“实验操作”“结束实验”。由老师统一拷贝数据。 3 单釜实验 打开单釜进水阀，用与2.1、2.2和2.3相同的步骤进行操作。饱和KCl溶液加入量为6ml。 4 实验结束 4.1 清洗反应釜：将流量计流量调为0，停止搅拌，打开各釜下底阀(用左手扶住阀体)，放掉釜内水后，关闭下底阀，流量计流量调为30 L/hr，π形管提高约1cm，再向釜内加水至红色刻线上方1cm处，搅拌下对搅拌釜清洗约5min后，关闭流量计调节阀和进水阀，停离心泵(按黄色按钮)，停搅拌关搅拌电源(“0”)；放掉釜内水，各阀门处于打开状态；π形管恢复原位。 4.2 关电源、向储水槽加水：关电导率仪电源、总电源和计算机；向储水槽中注满水。 基础仪器实验室 2009年月10月16日

实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定

实验一多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定 一、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描述返混程度，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、了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 3、掌握多釜串联模型参数N 的物理意义及计算方法。 二、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。然而在测定不同状态的反应器内停留时间分布时，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，而必须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E (t)和停留时间分布函数F (t)。 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t +dt 间的流体粒子所占的分率dN/N 为E (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 的物料所占的分率。 停留时间分布的测定方法有脉冲输入法、阶跃输入法等，常用的是脉冲输入法。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： E (t )dt ＝VC (t )/Q (1) ?∞ =0)(dt t VC Q (2) 所以 ? ? ∞ ∞ = = )() ()() ()(dt t C t C dt t VC t VC t E (3)

实验九多釜串联反应器停留时间分布测定实验

实验九 多釜串联反应器停留时间分布测定实验 一、目的 1．利用电导率测定单釜及三釜串联液相反应器停留时间分布密度函数及多釜串联流动模型的关系。 2．掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法。 3．学会用理想反应器串联模型来描述实验系统的流动特性。 4．了解微机系统数据采集的方法。 二、装置与流程 本实验装置为浙江中控科教仪器设备有限公司的产品，见图1。 反应器为有机玻璃制成的搅拌釜，其中1000mL 搅拌釜3个；3000 mL 搅拌釜1个；搅拌方式为叶轮搅拌；供分别进行单釜、三釜串联停留时间的实验测定。 釜内搅拌器由直流电机经端面磁驱动器间接驱动，并由转速调节仪进行调控和测速。 主流流体(水)例子水槽，经水泵加压，用阀1、阀2调节，流量计计量流量，加入单釜或第1釜顶部，再由釜底排出或进入第2釜，逐级下流，由第3釜釜底排出流进下水道。 示踪剂可依需要，分别由各釜釜顶注入口注入。 单釜反应器设有单独的主流量控制阀阀1和示踪剂电磁控制阀。 三釜串联反应器同样设有单独主流量控 制阀阀2和示踪剂电磁控制阀。 实验用的示踪剂为KCI 或 KNO 3的饱和溶液，通过电磁阀瞬时注入反应器，示踪剂在不同时刻浓度()τC 的由设在各釜底部排出管处的铂电极检测，铂电极在图1中未示出。 铂电极即是电导率仪的传感器，当含有KCI 或 KNO 3的水溶液通过安装在釜内液相出口处铂电极时，电导率仪将浓度()τC 转化为毫伏级的直流电压信号，该信号经放大器与A/D 转化卡处理后，由模拟信号转换为数字信号。 代表浓度()τC 的数字信号由微机内用 预先输入的程序进行数据采集记录和处理，并且形成相应的实验原始数据文件，供拷贝或用打印机输出。数据采集原理方框图见图2。 实验试剂：主流体：自来水 示踪剂：KCl 或KNO 3饱和溶液 1图1 多釜串联反应器停留时间分布测定实验流程图

实验八连续流动反应器中的返混测定

实验八连续流动反应器中的返混测定 1. 目的及任务 1.1. 实验目的 1. 了解全混釜和多釜串联反应器的返混特性； 2. 掌握利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法； 3. 了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 4. 了解模型参数n的物理意义及计算方法。 1.2. 实验任务 1. 用脉冲示踪法测定单反应釜停留时间分布，确定返混程度； 2. 用脉冲示踪法测定三反应釜串联系统的停留时间分布，确定返混程度； 2. 基本原理 在连续流动的釜式反应器内，激烈的搅拌使得反应器内物料发生混合，反应器出口处的物料会返回流动与进口处物料混合，形成空间上的返混；为限制空间返混的发生程度，通常从几何空间上将一个反应釜分成多个反应釜，可以使返混程度降低。 在连续流动的釜式反应器内，不同停留时间的物料之间的混合形成时间上的返混。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。 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

(7) 度变化。 由停留时间分布密度函数的物理含义及物料衡算，可知 Q f t dt 二 V C t dt ⑴ 示踪剂加入量符合 Q = 0 VC tdt （2） 由（1）与（2）可得停留时间分布密度函数 VCt VC t dt C t dt （3） 由此可见f t 与示踪剂浓度C t 成正比。因此，本实验中用水作为连续流动的物料， 以饱和KCI 作示踪剂，在反应器出口处检测溶液电导值。在一定范围内， KCI 浓度与电导值 L 成正比，则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，即f t 二L t ，这里 Lt [=L t -L ：:, L t 为t 时刻的电导值，L a 为无示踪剂时电导值。 停留时间分布密度函数 f t 在概率论中有二个特征值，即平均停留时间（数学期望） t 和方差二t 2。 t 与匚2的表达式为: ?：：： 2 - 2 f t d^.0 t f tdt -t 采用离散形式表达，并取相同时间间隔 =t,则： / _.tC t t It L t t iC t ：t iL t 厂2 二主 t 一 f 2「汽 t _^2 t St 」 tC t dt 0 Ctdt ⑷ (5) ⑹

实验一多釜串联流动特性的测定

实验一 多釜串联流动特性的测定 一、实验目的 1． 观察了解多釜串联的流动特性，并与理想流型特性曲线作比较。 2． 掌握用脉冲示踪法测定停留时间分布的实验方法及数据处理。 二、实验原理 1． 对于等容积理想全混流多釜串联的流动，如用脉冲示踪法测定其出口浓度变化曲线，经过换算，可得到停留时间分布的密度函数E(t)，即 t mt m m e t t t m m t E /1)()!1()(---= （1） 令 t t /=θ ，代入上式 θθθm m m e m m t E t E ---==1)! 1()()( （2） 式中 m ——釜数 t ——整个装置的平均停留时间，（= m(V R )i /v ） (V R )i ——每一小釜的体积 v ——流体流量 据式（1），（2）可计算一组理想全混流的流动曲线，如图一（a ）所示，由于实验测定的是出口浓度变化曲线C （t ）~ t ，如图一（b ）所示，经下列关系换算，可得E(t) ?∞== ) ()()(cdt t C C t C t E 或写成离散型函数 ∑?- =n t C t C t E 1 ) ()( 及 ∑?= =n t C t C t t E t E 1 ) ()()(θ （3） 据式（3）可得到一组实验测定E(θ)～θ曲线，可与图一（a ）所得到的一组曲线进行拟合比较。

2． 计算实测分布曲线的均值（t ）和方差 2 θσ 由上式可计算的模型参数m （釜数）及t ，再与理论值进行比较。 三、实验装置 （a ）——理论值 （b ）——实验 图1 多釜串联的停留时间分布曲 因为 m 12= θσ图2 实验流程装置示意图 1-示踪剂高位槽；2-水槽；3-蠕动泵；4-釜式反应器；5-搅拌电机；6-电导槽；7-电导仪；8-螺旋式搅拌器；9-纵向挡板；10-浆式搅拌器；11-锚式搅拌器；12～17-电磁阀 4 8 9 12 13 14 15 16 17

生物反应工程实验讲义

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： ()1 0E 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?=?∑ ∑ 22 2E()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 θ σ=，可以求取模型参数N 。 对于管式循环反应器其特征

连续流动反应器中返混测定实验数据测定

实验八 连续流动反应器中的返混测定 1. 目的及任务 1.1. 实验目的 1. 了解全混釜和多釜串联反应器的返混特性； 2. 掌握利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法； 3. 了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 4. 了解模型参数n 的物理意义及计算方法。 1.2. 实验任务 1. 用脉冲示踪法测定单反应釜停留时间分布，确定返混程度； 2. 用脉冲示踪法测定三反应釜串联系统的停留时间分布，确定返混程度； 2. 基本原理 在连续流动的釜式反应器内，激烈的搅拌使得反应器内物料发生混合，反应器出口处的物料会返回流动与进口处物料混合，形成空间上的返混；为限制空间返混的发生程度，通常从几何空间上将一个反应釜分成多个反应釜，可以使返混程度降低。 在连续流动的釜式反应器内，不同停留时间的物料之间的混合形成时间上的返混。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。 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及物料衡算，可知 ()()Q f t dt V C t dt ?=? (1) 示踪剂加入量符合 ()?∞ =0 dt t VC Q (2) 由（1）与（2）可得停留时间分布密度函数 ()() ()() ()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，

单釜与三釜串联反应器中的返混实验

一、实验目的 1、了解停留时间分布测定的基本原理和实验方法； 2、了解多釜串联模型中模型参数N 的的计算方法和物理意义； 3、掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法。 二、实验原理 在连续操作的反应器内，由于空间的反向运动和不均匀流动造成不同年龄的粒子或微团间的混合成为返混。返混程度的大小一般难以直接测定，通常是利用无聊停留时间分布的测定来研究返混程度。但是返混和停留时间两者之间并存在一一对应关系，即具有相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，因此，不能直接把测定的停留时间用于描述微团间充分混合系统的返混程度，而要借助于符合实际流动的模型方法。 物料在反应器中的停留时间完全是随机过程，根据概率统计理论，可籍用两种概率分布定量地描述物料在流动系统中的停留时间分布，这两种概率分布为停留时间分布函数F(t)和停留时间分布密度函数E(t)。 停留时间分布密度函数E(t)的定义是：在定常态的连续流动的系统中，相对于某瞬间t=0的流入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t 与t+dt 之间的流体的质点所占得分率应为E(t)dt 。 停留时间分布函数F(t) 的定义为：在定常态的连续流动的系统中，相对于某瞬间t=0的流入反应器的物料，在反应器出口料流中停留时间少于t 的物料所占得分率。根据定义E(t) 和F(t)的关系为：0()()t F t E t dt =?。 停留时间分布的实验测定有脉冲法、阶跃法等。本实验采用脉冲法，当被测系统达到稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量M 的示踪剂，同时开始在出口流体中检测示踪剂的浓度变化。 根据停留时间分布密度函数E(t)的意义，可知在t=0时注入示踪剂，其停留时间分布密度必按E(t)函数分配，因此可预计停留时间介于t 至t+dt 间的那部分示踪剂物料量为()M E t dt ?，必将在t 至t+dt 自系统的出口流出，气量为()V C t dt ?，故 ()()M E t dt V C t dt ?=? （9-1） 00()()() ()()()V C t V C t C t E t M V C t dt C t dt ∞∞??===??? （9-2）