连续均相反应器停留时间分布的测定实验报告.docxVIP

实验日期2015.5.29成绩

同组人×××（2）、×××（3）、×××（4）、×××（5）、×××（6）

闽南师范大学应用化学专业实验报告

题目：连续均相反应器停留时间分布的测定

12应化1×××B1组

0前言

实验目的：1,、了解管式反应器的特点和原理；2、掌握脉冲示踪法测定管式反应器和釜式反应器内物料停留时间分布测定和数据处理方法；3、掌握活塞管式反应器和全混流反应器内物料的停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)的特点及其数学特征；4、学会用理想反应器的串联模型来描述实验的流动性。[1]

实验原理：由于反应器内流体速度分布不均匀，或某些流体微元运动方向与主体流动方向相反，因此使反应器内流体流动产生不同程度的返混。在反应器设计、放大和操作时，往往需要知道反应器中返混程度的大小。停留时间分布能定量描述返混程度的大小，而且能够直接测定。因此停留时间分布测定技术在化学反应工程领域中有一定的地位。?

停留时间分布可用分布函数F（t）和分布密度E（t）来表示，两者的关系为：?

??

测定停留时间分布最常用的方法是阶跃示踪法和脉冲示踪法。?阶跃法：?

脉冲法：?

式中：?C(t)——示踪剂的出口浓度。?Co——示踪剂的入口浓度。[2]

?Vs———流体的流量?Qλ——示踪剂的注入量。?

由此可见，若采用阶跃示踪法，则测定出口示踪物浓度变化，即可得到F（t）函数；而采用脉冲示踪法，则测定出口示踪物浓度变化，就可得到E（t）函数。

1实验方案

1.1实验材料

三釜串联反应器

1.2实验流程与步骤

实验流程图：

实验步骤：

（1）准备工作

饱和KNO3液体注入标有KNO3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。

查电极导线是否正确。

（2）操作

①打开总电源开关，，开启水阀门，向朝内注水，将回流阀开到最大，启动水泵，慢慢打开进水转子阀门通过“管式/釜式”阀门转向“釜式”一侧，直管坏了，只做三釜串联反应

三釜串联反应器原始数据记录

搅拌速度（r/min）：n釜1=840（有问题）n釜2=220n釜3=100（有问题）

流量（L/h）：Qv串=30.0

示踪剂注入的质量流量（g/s）：Qm示，直=13.0

示踪剂注入时间（s）：t示，直=11.0

2.2数据处理过程

釜1的数据为例，进行计算：（在一定温度下，当浓度很低时，硝酸钾的电导率较好的与浓度成正比，故在计算时可用电导率代替浓度进行计算。）

表1的数据计算以序号为1的数据为例：t=1.45sL=0.048Vs=30.0L/h

①t*L(t)=1.45*0.048=0.0696

t2*L(t)=1.45^2*0.048=0.10

按照以上四步，可根据t和L的值求出t*L(t)；t2*L(t)；E(t)；F(t)的值，所以可求得表1，表2，表3中的数据。

利用表1的E(t)和t可作图得出图1釜1的E(t)-t关系图

利用表1的F(t)和t可作图得出图2釜1的F(t)-t关系图

由此利用表2的数据可得出图3的釜2E(t)-t关系图和图4的釜2F(t)-t关系图，利用表3的数据可得出图5的釜3E(t)-t关系图和图6的釜3F(t)-t关系图

表4的数据计算，以釜1数据为例：

计算平均停留时间τ：

算方差σ2t和σ2

计算多级混合模型的虚拟级数N：

同理可求出表4中釜2和釜3的τ；σ2t；σ2和N的数据。

2.3数据处理结果汇总

釜1：

表1釜1数据处理

序号

t/s

L

t*L(t)

t2*L(t)

E(t)

F(t)

1

1.45

0.048

0.0696

0.10

0.0028

0.0208

2

5.64

0.074

0.4174

2.35

0.0043

0.0529

3

7.73

0.130

1.0049

7.77

0.0076

0.1092

4

9.83

0.213

2.0938

20.58

0.0124

0.2015

5

14.02

0.303

4.2481

59.56

0.0177

0.3328

6

21.34

0.405

8.6427

184.44

0.0236

0.5082

7

59.73

0.317

18.9344

1130.95

0.0185

0.6456

8

135.92

0.197

26.7762

3639.43

0.0115

0.7309

9

179.44

0.153

27.4543

4926.40

0.0089

0.7972

10

254.30

0.106

26.9558

6854.86

0.