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化工专业试验预习汇报

“管式反应器流动特性”试验汇报

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撰写试验汇报时间：20年月日

管式反应器流动特性测定试验

1试验目的

１.理解持续均相管式循环反应器的返混特性；

２.分析观测持续均相管式循环反应器的流动特性；

３.研究不一样循环比下的返混程度，计算模型参数n。

2试验原理及要点

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，同步需要使物料在反应器内由足够的停留时间，并具有一定的线速度，而将反应物的一部分物料返回到反应器进口，使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应。在持续流动的反应器内，不一样停留时间的物料之间的混和称为返混。对于这种反应器循环与返混之间的关系，需要通过试验来测定。

在持续均相管式循环反应器中，若循环流量等于零，则反应器的返混程度与平推流反应器相近，由于管内流体的速度分布和扩散，会导致较小的返混。若有循环操作，则反应器出口的流体被强制返回反应器入口，也就是返混。返混程度的大小与循环流量有关，一般定义循环比R为：

(1)

其中，离开反应器物料的体积流量就等于进料的体积流量

循环比R是持续均相管式循环反应器的重要特性，可自零变至无穷大。

当R=0时，相称于平推流管式反应器；

当R=∞时，相称于全混流反应器。

因此，对于持续均相管式循环反应器，可以通过调整循环比R，得到不一样返混程度的反应系统。一般状况下，循环比不小于20时，系统的返混特性已经非常靠近全混流反应器。

返混程度的大小，一般很难直接测定，一般是运用物料停留时间分布的测定来研究。然而测定不一样状态的反应器内停留时间分布时，我们可以发现，相似的停留时间分布可以有不一样的返混状况，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试验测定数据直接表达返混程度，而要借助于反应器数学模型来间接体现。

停留时间分布的测定措施有脉冲法，阶跃法等，常用的是脉冲法。当系统到达稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量Q的示踪物料，同步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

(2)

(3)

可得(4)

由于电导率与浓度之间存在线性关系，故可以直接对电导率进行复化辛普森积分，其公式如下：

(4)

其中，h—为所记录数据的总时间；

n—为所要处理的数据个数；

a—为第一组数据；

b—为最终一组数据；

由式(4)可见与示踪剂浓度成正比。因此，本试验中用水作为持续流动的物料，以饱和作示踪剂，在反应器出口处检测溶液电导值。在一定范围内，浓度与电导值成正比，则可用电导值来体现物料的停留时间变化关系，即，这里，为t时刻的电导值，为无示踪剂时电导值。

由试验测定的停留时间分布密度函数，有两个重要的特性值，即平均停留时间和方差，可由试验数据计算得到。若用离散形式体现，并取相似时间间隔则：

(5)

(6)

若用无因次对比时间来表达，即，

无因次方差。

在测定了一种系统的停留时间分布后，怎样来评介其返混程度，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。

所谓多釜串联模型是将一种实际反应器中的返混状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，每个全混釜体积相似，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，并得到无因次方差与模型参数n存在关系为：

(7)

3装置与流程

本试验装置由管式反应器和循环系统构成，持续流动物料为水，示踪剂为食盐水。试验时，水从水箱用进料泵往上输送，经进料流量计测量流量后，进入管式反应器，在反应器顶部分为两路，一路到循环泵经循环流量记测量流量后进入反应器，一路经电导仪测量电导后排入地沟。待系统稳定后，食盐从盐水池通过电磁阀迅速进入反应器。

构成反应器为有机玻璃制成管式反应器Φ50mm×1200mm１个

反应器内装Φ5mm×5mm不锈钢?环填料

电导率仪１个

转子流