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沈 阳 化 工 学 院 化学工程与工艺专业实验 实 验 报 告 班 级 同 组 人 评 分 姓 名 实验日期 指导教师 实验项目 连续流动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 (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)了解模型参数的物理意义及计算方法。 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 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(t)和停留时间F(t)。停留时间分布密度函数(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tdt间的流体粒子所占dN／N(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Q的示踪物料，同时开始由停留时间分布密度函数的物理含义，可知 ⑵ 所以 ⑶ 由此可见(t)与示踪剂浓度c(t)成正比。因此，本实验中用水作为连KCl作示踪剂，在反应器出口处检测溶液电导值。KCl浓度与电导值成正比，则可用电导值来表达物料的停留(t)∝L(t)，这里L(t)=Lt-L，Lt为t时刻的电导L∞为无示踪剂时电导值。停留时间分布密度函数(t)在概率论中有两个特征值，平均停留时间(数学期望)和方差t2。 的表达式为： ⑸ δt2的表达式为： ⑹ 也用离散形式表达，并取相同△t，则： ⑺ 若用无量纲对比时间来表示，即=t/，无量纲方差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，并得到无量纲方差与模型参数n存在关系为 ⑻ 当n = 1, = 1，为全混特征； 当n，0，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。 实验装置如图所示，由单釜与三釜串联二个系统组成。三釜串联1L，单釜反应器体积为3L，用可控硅直流调速装 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—；电导率仪；8--电导电极；9--记录仪；10--微机步骤及方法 (1)通水，开启水开关，让水注满反应釜，调节进水流量为20L／h，保 (2)通电，开启电源开关。 ①开动搅拌装置，转速r／min转速r／min。 ②开电导仪并调整好，以备测量； (3)待系统稳定后，用注射器迅速注入示踪剂，。 (4)当显示时，。 (5)关闭仪器，电源，水源，排清釜中料液，实验结束。实验数据处理 根据实验，可以得到单釜与三釜的停留时间分布曲线，Lt对应了示踪剂浓度的变化25个数据点左右，再由公式(5)、(7)分别计算出和δt2，及无因次方差。通过多釜串联模型，利用公式(8)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。实际上微机数据采集与分析处理系统，可直·L(t) t2 L(t) 1 2 3 … … 25 30 64 97 … … 1392 3.301 3.060 2.843 … … 0.135 99.030 195.840 275.771 … … 187.920 2970.900 12533.760 26749.787 … … 261584.64 计算基准：L∞＝1.0610 由公式（5）得：＝10306.873/34.934=295.038 s 其中L（t）＝Lt- L∞ 由公式（7）得： =5446057.829/34.934-295.0382=68848.20542 s2 由 =68848.20542/295.0382=0.7909,进而由公式（8）得： =1/0.7909=1.263 三釜实验 表1-2 三釜（1釜）实验停留时间分布原始数据和处理结果 № t (s) L(t) (mv) t·L(t) t2 L(t) 1 2 3 … … 20 27 53 80 … …