連續(xù)流動反應(yīng)器停留時(shí)間分布的測定

1、連續(xù)流動反應(yīng)器停留時(shí)間分布的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解連續(xù)流動反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間分布的含義及其產(chǎn)生的原因；2、加深對停留時(shí)間分布概念的理解；3、掌握如何應(yīng)用停留時(shí)間分布的測定來描述反應(yīng)器中的逆向混合情況；4、掌握停留時(shí)間分布的測試方法及其結(jié)果的處理。二、實(shí)驗(yàn)原理停留時(shí)間分布測定所采用的方法主要是示蹤響應(yīng)法。它的基本思路是：在反應(yīng)器入口以一定的方式加入示蹤劑，然后通過測量反應(yīng)器出口處示蹤劑濃度的變化，間接地描述反應(yīng)器內(nèi)流體的停留時(shí)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(shí)驗(yàn)選用的是脈沖輸入法。脈沖輸入法是在極短的時(shí)間內(nèi)，將示蹤劑從系統(tǒng)的入口處注入注流體，在不影響主流體原有流動特性

2、的情況下隨之進(jìn)入反應(yīng)器。與此同時(shí)，在反應(yīng)器出口檢測示蹤劑濃度c(t)隨時(shí)間的變化。整個(gè)過程可以用圖2形象地描述。圖2 脈沖法測定停留時(shí)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(shí)間分布密度函數(shù)。因此，E（t）dt就代表了流體粒子在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間介于t到t+dt之間的概率。在反應(yīng)器出口處測得的示蹤劑濃度c(t)與時(shí)間t的關(guān)系曲線叫響應(yīng)曲線。由響應(yīng)曲線就可以計(jì)算出E（t）與時(shí)間t的關(guān)系，并繪出E（t）t關(guān)系曲線。計(jì)算方法是對反應(yīng)器作示蹤劑的物料衡算，即Qc(t)dt=mE(t)dt（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(jì)算m=（2）在

3、Q值不變的情況下，由（1）式和（2）式求出：E（1）（3）關(guān)于停留時(shí)間分布的另一個(gè)統(tǒng)計(jì)函數(shù)是停留時(shí)間分布函數(shù)F(t),即F（t）（4）用停留時(shí)間分布密度函數(shù)E（t）和停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）來描述系統(tǒng)的停留時(shí)間，給出了很好的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。但是為了比較不同停留時(shí)間分布之間的差異，還需要引入另外兩個(gè)統(tǒng)計(jì)特征值，即數(shù)學(xué)期望和方差。數(shù)學(xué)期望對停留時(shí)間分布而言就是平均停留時(shí)間,即（5）方差是和理想反應(yīng)器模型關(guān)系密切的參數(shù)。它的定義是：（6）對活塞流反應(yīng)器；而對全混流反應(yīng)器；對介于上述兩種理想反應(yīng)器之間的非理想反應(yīng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到的來計(jì)算。N（7）

4、當(dāng)N為整數(shù)時(shí)，代表該非理想流動反應(yīng)器可以用N個(gè)等體積的全混流反應(yīng)器的串聯(lián)來建立模型。當(dāng)N為非整數(shù)時(shí)，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(yīng)器串聯(lián)模型。三、實(shí)驗(yàn)裝置裝有二葉平槳的釜式反應(yīng)器、儲水槽、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、水泵、反應(yīng)器、攪拌電機(jī)、示蹤劑進(jìn)樣口、傳感器四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將總水閥打開，按下儀器的電源按鈕及水泵按鈕、調(diào)節(jié)流量開關(guān)，使充滿反應(yīng)器；2、調(diào)節(jié)流量計(jì)至所需流量；3、當(dāng)流量穩(wěn)定后，從示蹤劑入口處用注射器快速注入 lml KCL。（2濃度）4、通過傳感器測定出第三個(gè)反應(yīng)釜出口處的電導(dǎo)率，并每隔30采集一組數(shù)據(jù)五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間（min）00511.522.533.544.555

5、.5電導(dǎo)率US-1第一1502758336256461254842503736252886252256751638751432510258237562375第二372761254134557545575413625372250309252651252231775156625第三3775079375169375256375318500359750359750359750339375318625277625257250時(shí)間（min）66577.588.599.51010.51111.5電導(dǎo)率US-1第一623756237562375623756237542125421254212542125421254212542125第二1360011587595625956257550075500755007550055375553755537555375第三237251967517662515612513575135751156251156259562595