實驗八內(nèi)循環(huán)反應器無梯度檢驗

1、實驗八 內(nèi)循環(huán)反應器無梯度檢驗一、實驗目的 采用階躍激發(fā)-響應技術(shù)之一的清洗法測定停留時間分布為手段，對內(nèi)循環(huán)反應器進行無銻度檢驗，以便確定實現(xiàn)無涕度的邊界操作條件。 通過本實驗，掌握一種測定停留時間分布的實驗技術(shù)和內(nèi)循環(huán)反應器的無梯度檢驗方法。同時，對于內(nèi)循環(huán)反應器的構(gòu)造原理和反應器的理想流動模型的實質(zhì)，無疑會加深理解。 二、實驗原理 內(nèi)循環(huán)氣-固相催比反應器相當于一個連續(xù)攪拌釜式反應器。反應器內(nèi)達到無梯度，也就是流動的氣體在反應器內(nèi)達到完全返混，即實現(xiàn)了理想的全混流模型。因此，只要通過測定氣體流過反應器的停留時間分布，確定是否實現(xiàn)了全混流，便可決定反應器是否達到了無梯度。 測定氣體通過反應

2、器的停留時間分布，常用方法有脈沖激發(fā)-響應法和階躍激發(fā)-響應法。階躍激發(fā)-響應法是在某一瞬時，在反應器入口處。向定態(tài)流動的主氣流中突然加入穩(wěn)定流量的示蹤氣體。與此同時，在反應器出口處連續(xù)測定主氣流中示蹤氣陣的濃度隨時間的變化。清洗法的操作步驟恰好與上述的階躍法相反，即在入口處突然中斷主氣流中的示蹤氣體流，同時測定出口氣體中示蹤氣體的濃度隨時間的變比。 若反應器實現(xiàn)了全混流，并將測得停留時間分布曲線用累計停留時間分布函數(shù)F（t）與時間t的變化關(guān)系曲線來描述。若氣體流過反應器達到了全混流，則反應器內(nèi)各處的濃度必定相等并且與反應器出口處的濃度完全相同。 將用清洗法測得的停留時間分布實驗數(shù)據(jù)標繪成In

3、F(t)t曲線，或者lnF()曲線，即可由曲線的線性相關(guān)性和直線的斜率來檢驗判斷，反應器在該操作條件下是否已經(jīng)實現(xiàn)了全混流，亦即反應器內(nèi)是否已經(jīng)實現(xiàn)了濃度和溫度無梯度。 本實驗以氮氣為主流氣體，氫氣為示蹤氣體，并采用熱導鑒定器檢測反應器出口示蹤氣體的濃度隨時間的變比關(guān)系。 將實驗測得的原始數(shù)據(jù)，按上式換算后，標繪出InF(t)t和InF()關(guān)系曲線，根據(jù)標繪的曲線的線性相關(guān)程度和斜率進行檢驗判斷。若實驗數(shù)據(jù)點完全落在一條直線上，也即相關(guān)系數(shù)接近于1，且InF()關(guān)系曲線與斜率為1的直線完全重合，則反應器內(nèi)的濃度分布達到了無梯度，否則未能達到無梯度。 三、實驗裝置四、實驗要點1實驗前準備工作 （

4、1）調(diào)節(jié)好氮氣和氫氣的壓力。（2）按參考數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)氮氣流量：（3）待各路流量穩(wěn)定后，打開電路箱和計算機電源開關(guān)。啟動計算機的主機和顯示器，并凋好實驗數(shù)據(jù)采集程序，待用。2實驗操作步驟在一定流量下，按下列步驟用清洗法測定停留時間分布：（l）在03000轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)，調(diào)定攪拌轉(zhuǎn)速。（2）調(diào)節(jié)示蹤氣體（氫氣）的流量。（3）待Umax值穩(wěn)定不變之后，快速關(guān)閉氫氣截至閥與此同時在計算機鍵盤上按下數(shù)據(jù)采集指令鍵（按S鍵）。（4）根據(jù)實驗需要，按下終止數(shù)據(jù)采集指令鍵（按Q鍵），終止數(shù)據(jù)采集。將采集到的這套數(shù)據(jù)付于文件名后存入待用。 改變攪拌轉(zhuǎn)速，重復上述實驗步驟。由此可得在一定流量下，不同轉(zhuǎn)速時的停留時間分布

5、實驗數(shù)據(jù)。但需要提請注意，改變轉(zhuǎn)速后，必須重新檢查和調(diào)整池平衡和零點。 最后，實驗數(shù)據(jù)采集和處理完畢之后，需按下列步驟進行停機操作；（1）將攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)回零點。（2）將橋路工作電流調(diào)回至零，并關(guān)掉電源開關(guān)。（3）關(guān)閉各路氣體調(diào)節(jié)閥。（4）關(guān)閉電路箱電源開關(guān)和計算饑主機與顯示器的電源開關(guān)。 3實驗注意事項： （1）開機時，必須先通氣，后通電；關(guān)機時，必須先切斷電源，后停止通氣。以此保證熱導池在有氣體流通狀態(tài)下運行，防止燒毀熱導池。（2）為了保證熱導鑒定器的工作性能穩(wěn)定，在實驗前必須至少穩(wěn)定運行l(wèi)小時以上。為保證測定精確，必須仔細耐心調(diào)節(jié)池平衡和熱導調(diào)零。當然，在整個操作過程中，必須保持各路氣體流量

6、和橋路工作電流的穩(wěn)定，否則儀器無法穩(wěn)定運行。（3）氣體高壓鋼瓶的使用一定要嚴洛按操作規(guī)程進行操作，注意安全。五、實驗記錄與數(shù)據(jù)處理1記錄實驗設備與操作的基本參數(shù)：內(nèi)循環(huán)反應器裝填顆粒物種類；顆粒直直徑dp；顆粒裝填量Vp；自由體積V0；熱導鑒定器工作參數(shù)工作電流I；參考臂氣體流量Vr；工作臂氣體流量Vw;2實驗敖據(jù)記錄:主流氣體流量Vs,0；示蹤氣體流量Vs,i；攪拌器轉(zhuǎn)速r；數(shù)據(jù)采集頻率u；實驗序號數(shù)據(jù)采集累計數(shù)，n/次s-1電壓值 U(n)/mv3實驗數(shù)據(jù)整理：（1）將實驗數(shù)據(jù)按下表進行整理：實驗序號時間，t/s分布函數(shù)F(t)/-lnF(t)列出表中各項計算公式。（2）標繪F（t）-t停留時間分布曲線和-lnF（t）-t檢驗曲線，求算檢驗曲線的線性相關(guān)系數(shù)、回歸系數(shù)和平均停留時間。（3）將實驗數(shù)據(jù)再按下表進行整理。（3）將實驗數(shù)據(jù)再按下表進行整理。實驗序號無因次時間，t/s分布函數(shù)F()/-lnF()列出表中務項的計算公式。（4）標繪F（）-停留時間分布曲線和-lnF（）-檢驗曲線，并在F（）-圖上標出斜率為1 的參考線。計算檢驗曲線的相關(guān)系數(shù)和回歸系數(shù)。