内循环反应器无梯度检验.ppt

* 实验八 内循环反应器无梯度检验 一、实验目的 采用阶跃激发-响应技术之一的清洗法测定停留时间分布为手段，对内循环反应器进行无锑度检验，以便确定实现无涕度的边界操作条件。 通过本实验，掌握一种测定停留时间分布的实验技术和内循环反应器的无梯度检验方法。同时，对于内循环反应器的构造原理和反应器的理想流动模型的实质，无疑会加深理解。 二、实验原理 内循环气-固相催比反应器相当于一个连续搅拌釜式反应器。反应器内达到无梯度，也就是流动的气体在反应器内达到完全返混，即实现了理想的全混流模型。因此，只要通过测定气体流过反应器的停留时间分布，确定是否实现了全混流，便可决定反应器是否达到了无梯度。 测定气体通过反应器的停留时间分布，常用方法有脉冲激发-响应法和阶跃激发-响应法。阶跃激发-响应法是在某一瞬时，在反应器入口处。向定态流动的主气流中突然加入稳定流量的示踪气体。与此同时，在反应器出口处连续测定主气流中示踪气阵的浓度随时间的变化。清洗法的操作步骤恰好与上述的阶跃法相反，即在入口处突然中断主气流中的示踪气体流，同时测定出口气体中示踪气体的浓度随时间的变比。 若反应器实现了全混流，并将测得停留时间分布曲线用累计停留时间分布函数F（t）与时间t的变化关系曲线来描述。若气体流过反应器达到了全混流，则反应器内各处的浓度必定相等并且与反应器出口处的浓度完全相同。 将用清洗法测得的停留时间分布实验数据标绘成InF(t)～t曲线，或者lnF(θ)～θ曲线，即可由曲线的线性相关性和直线的斜率来检验判断，反应器在该操作条件下是否已经实现了全混流，亦即反应器内是否已经实现了浓度和温度无梯度。 本实验以氮气为主流气体，氢气为示踪气体，并采用热导鉴定器检测反应器出口示踪气体的浓度随时间的变比关系。 将实验测得的原始数据，按上式换算后，标绘出InF(t)～t和InF(θ)～θ关系曲线，根据标绘的曲线的线性相关程度和斜率进行检验判断。若实验数据点完全落在一条直线上，也即相关系数接近于1，且InF(θ)～θ关系曲线与斜率为1的直线完全重合，则反应器内的浓度分布达到了无梯度，否则未能达到无梯度。 三、实验装置 四、实验要点 1．实验前准备工作 （1）调节好氮气和氢气的压力。 （2）按参考数据调节氮气流量： （3）待各路流量稳定后，打开电路箱和计算机电源开关。启动计算机的主机和显示器，并凋好实验数据采集程序，待用。 2．实验操作步骤 在一定流量下，按下列步骤用清洗法测定停留时间分布： （l）在0—3000转/分范围内，调定搅拌转速。 （2）调节示踪气体（氢气）的流量。 （3）待Umax值稳定不变之后，快速关闭氢气截至阀与此同时在计算机键盘上按下数据采集指令键（按S键）。 （4）根据实验需要，按下终止数据采集指令键（按Q键），终止数据采集。将采集到的这套数据付于文件名后存入待用。 改变搅拌转速，重复上述实验步骤。由此可得在一定流量下，不同转速时的停留时间分布实验数据。但需要提请注意，改变转速后，必须重新检查和调整池平衡和零点。 最后，实验数据采集和处理完毕之后，需按下列步骤进行停机操作； （1）将搅拌转速调回零点。 （2）将桥路工作电流调回至零，并关掉电源开关。 （3）关闭各路气体调节阀。 （4）关闭电路箱电源开关和计算饥主机与显示器的电源开关。 3．实验注意事项： （1）开机时，必须先通气，后通电；关机时，必须先切断电源，后停止通气。以此保证热导池在有气体流通状态下运行，防止烧毁热导池。 （2）为了保证热导鉴定器的工作性能稳定，在实验前必须至少稳定运行l小时以上。为保证测定精确，必须仔细耐心调节池平衡和热导调零。当然，在整个操作过程中，必须保持各路气体流量和桥路工作电流的稳定，否则仪器无法稳定运行。 （3）气体高压钢瓶的使用一定要严洛按操作规程进行操作，注意安全。 五、实验记录与数据处理 1．记录实验设备与操作的基本参数： 内循环反应器装填颗粒物种类； 颗粒直直径dp；颗粒装填量Vp； 自由体积V0；热导鉴定器工作参数工作电流I； 参考臂气体流量Vr；工作臂气体流量Vw; 2．实验敖据记录: 主流气体流量Vs,0；示踪气体流量Vs,i； 搅拌器转速r；数据采集频率u； 电压值 U(n)/mv 数据采集累计数，n/次．s-1 实验序号 3．实验数据整理： （1）将实验数据按下表进行整理： lnF(t) 分布函数F(t)/- 时间，t/s 实验序号 列出表中各项计算公式。 （2）标绘F（t）-t停留时间分布曲线和-lnF（t）-t检验曲线，求算检验曲线的线性相关系数、回归系数和平均停留时间。 （3）将实验数据再按下表进行整理。 （3）将实验数据再按下表进行整理。 lnF(θ