連續(xù)流動反應器停留時間分布的測定資料

1、連續(xù)流動反應器停留時間分布的測定一、實驗目的1、 了解連續(xù)流動反應器內停留時間分布的含義及其產(chǎn)生的原因；2、加深對停留時間分布概念的理解；3、 掌握如何應用停留時間分布的測定來描述反應器中的逆向混合情況；4、掌握停留時間分布的測試方法及其結果的處理。二、實驗原理停留時間分布測定所采用的方法主要是示蹤響應法。它的基本思路是：在反應器入口以一定的方式加入示蹤劑，然后通過測量反應器出口處示蹤劑濃度的變化，間 接地描述反應器內流體的停留時間。常用的示蹤劑加入方式有脈沖輸入、階躍輸入 和周期輸入等。本實驗選用的是脈沖輸入法。脈沖輸入法是在極短的時間內，將示蹤劑從系統(tǒng)的入口處注入注流體，在不影響 主流體原

2、有流動特性的情況下隨之進入反應器。與此同時 ，在反應器出口檢測示蹤 劑濃度c(t隨時間的變化。整個過程可以用圖 2形象地描述。圖2脈沖法測定停留時間分布示意圖由概率論知識可知，概率分布密度函數(shù)E(t就是系統(tǒng)的停留時間分布密度函數(shù)。 因此，E(tdt就代表了流體粒子在反應器內停留時間介于t到t+dt之間的概率。在反應器出口處測得的示蹤劑濃度 c(t與時間t的關系曲線叫響應曲線。由響 應曲線就可以計算出E(t與時間t的關系，并繪出E(tt關系曲線。計算方法是對反 應器作示蹤劑的物料衡算，即Qc(tdt=mE(tdt(1式中Q表示主流體的流量，m為示蹤劑的加入量。示蹤劑的加入量可以用下式 計算m=?

3、 8(dttQc(2在Q值不變的情況下，由(1式和(2式求出:E(1 =? 80(dt tc tc(3關于停留時間分布的另一個統(tǒng)計函數(shù)是停留時間分布函數(shù)F(t,即F(t=dttE(?汽4用停留時間分布密度函數(shù)E(t和停留時間分布函數(shù)F(t來描述系統(tǒng)的停留時間 給出了很好的統(tǒng)計分布規(guī)律。但是為了比較不同停留時間分布之間的差異，還需要引入另外兩個統(tǒng)計特征值，即數(shù)學期望和方差。數(shù)學期望對停留時間分布而言就是平均停留時間t ,即?OO?=OOO(00dt t tE t dtt E dt t tE (5方差是和理想反應器模型關系密切的參數(shù)。它的定義是：22(tdt t E t t ? g(T (6對活塞

4、流反應器2=t而對全混流反應器22tt =對介于上述兩種理想反應器之間的非理想反應器可以用多釜串聯(lián)模型描述。多釜串聯(lián)模型中的模型參數(shù)N可以由實驗數(shù)據(jù)處理得到的2tT來計算。N =232當N為整數(shù)時，代表該非理想流動反應器可以用 N個等體積的全混流反應器的 串聯(lián)來建立模型。當N為非整數(shù)時，可以用四舍五入的方法近似處理，也可以用不等 體積的全混流反應器串聯(lián)模型。三、實驗裝置裝有二葉平槳的釜式反應器、儲水槽、轉子流量計、水泵、反應器、攪拌電 機、示蹤劑進樣口、傳感器四、實驗步驟1、 將總水閥打開，按下儀器的電源按鈕及水泵按鈕、調節(jié)流量開關，使充滿反應 器；2、調節(jié)流量計至所需流量；3、 當流量穩(wěn)定后

5、，從示蹤劑入口處用注射器快速注入Iml KCL。（2%濃度4、 通過傳感器測定出第三個反應釜出口處的電導率，并每隔30采集一組數(shù)據(jù)五、實驗數(shù)據(jù)時間（min 00.51 1.52 2.53 3.54 4.5 5 5.5電導率US -1第一 1502.75833.625646.125 484.250 373.625 288.625 225.675 163.875 143.25 102.5 82.375 62.3第37 276.125413455.75455.75413.625372.250309.25265.125223177.5156.625第三37.75079.375 169.375256.3

6、75318.500359.750359.750359.750339.375318.625277.625257.250時間（min 66.577.58 8.598.5 1010.511 11.5 電導率 US -1第一 62.375 62.37562.375 62.375 62.37542.125 42.125 42.12542.125 42.12542.12542.125第二 136.00115.87595.625 95.625 75.500 75.500 75.500 75.500 55.375 55.375 55.375 55.375 第三237.25196.75176.625156.125135.75135.75115.625115.625