连续均相反应器停留时间分布地测定实验报告材料

1、word实验日期2015.5.29成绩同组人XXX2、XXX3、XXX4、XXX5、XXX6闽南师X大学应用化学专业实验报告题目：连续均相反响器停留时间分布的测定12应化1XX12060001XXB1组0前言实验目的：1,、了解管式反响器的特点和原理；2、掌握脉冲示踪法测定管式反响器和釜式反响器内物料停留时间分布测定和数据处理方法；3、掌握活塞管式反响器和全混流反响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)的特点与其数学特征；4、学会用理想反响器的串联模型来描述实验的流动性。1实验原理：由于反响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，因此使反响器

2、内流体流动产生不同程度的返混。在反响器设计、放大和操作时，往往需要知道反响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响工程领域中有一定的地位。停留时间分布可用分布函数Ft和分布密度Et来表示，两者的关系为:FC”。的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:V咐=上C(r)Q*式中：C(t)示踪剂的出口浓度。Co示踪剂的入口浓度。2Vs流体的流量Q人一一示踪剂的注入量。由此可见，假如采用阶跃示踪法，如此测定出口示踪物浓度变化，即可得到Ft函数；而采用脉冲示踪法，如此测定出口示踪物浓度变化，就可得到Et

3、函数。1实验方案1.1 实验材料三釜串联反响器1.2 实验流程与步骤实验流程图：:满户i三熏4；3甫孑才5*%土：第尊闽；：a”成田卜电耳电忧：1。餐口17成工也睇钟秋耳；”-酱非耳法火反庇&国2手我岁相后成患埠帘时可弁而就L字泊程序实验步骤：1准备工作饱和KNO3夜体注入标有KNO对储瓶内。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，只做三釜串联反响实验，调节水流量维持在30-40L/h之间的某值，直至釜

4、1内有少量水，并能正常流出。 开启电磁阀开关和电导仪总开关。 “示踪剂/清洗水'阀门转向示踪剂一侧。开启计算机电源，在桌面上双击“多釜反混实验图标，在主桌面上按下“工艺流程按钮，使显示值为实际实验值。按下“实时采集按钮，出现“趋势图'。调节"阀开时间为60秒，按下开始按钮,开始采集数据，清洗管道。观察电导率-时间曲线，当电导率数值与初始自来水电导率数值相接近时，按下“Stop"按钮，停止采集数据。反复二、三次。调节水流量在30-40L/h之间的某值，直至各釜充满水，并能从最后一级正常地流出。分别开启釜1、釜2、釜3搅拌马达开关后再调节马达转速的旋钮，使三釜搅

5、拌程度大致一样。在操作员框中输入自己的学号。调节“阀开时间，使显示值为实验所需值B1组为11s，按下开始按钮，开始采集数据，观察电导率-时间曲线，当电导率数值与初始自来水电导率数值相接近时，停止采集数据。按下“Stop按钮，停止采集数据。按下“保存数据按钮保存数据文件。3停车实验完毕，将实验柜台上三通阀转至“HO”位置，将程序中“阀开时间调到30s左右，按“开始按钮，冲洗电磁阀与管路。反复三、四次。关闭各水阀门、电源开关，打开釜底反响器底部排水阀，将水排空。退出实验程序，关闭计算机。1.3分析条件与方法本实验采用的是脉冲示踪法，即在设备入口处，向主体流体瞬时注入少量示踪剂硝酸钾饱和溶液，与此同

6、时在设备出口处检测示踪剂的浓度Ct。在一定的温度和浓度X围，硝酸钾水溶液的电导率与浓度C成正比，由实验测定反响器出口流体的电导率就可求得浓度。从实测的硝酸钾水溶液以自来水作为溶剂的电导率-浓度数据可以看出：在一定的温度下，当浓度很低时，它的电导率扣除自来水电导率后的净值较好地与浓度成正比，故在计算Ft和Et时也可用电导率代替浓度进展计算。计算如下：(1) 停留时间分布函数：ZC(E)c(2) 停留时间分布密度函数:式中，t为采样时间间隔。(3) 平均停留时间:y"CDT(4) 方差:(5) 多数混合模型的虚拟级数:(T-N的数值可检测理想流动反响器和度量非理想流动反响器的反混程度。当

7、实验测得模型参数N值与实际反响器的釜数相近时，如此该反响器达到了理想的全混流模型。假如实际反响器的流动状况偏离了理想流动模型，如此可用多级全混流模型来模拟其反混情况，用其模型参数N值来定量表征反混程度。2实验数据处理2.1 原始数据三釜串联反响器原始数据记录搅拌速度r/min：n釜尸840有问题n釜2=220n釜3=100有问题流量L/h：Q串示踪剂注入的质量流量g/s：品，直示踪剂注入时间s：t示，直2.2 数据处理过程釜1的数据为例，进展计算：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展计算。 E(t)VsL(t)30.0L/h10000.

8、04813.0g/s 11.0s 36000.0028L(t) F(t)0L(t)0.0480.048 0.0740.051 0.0490.0208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

9、0 t L(t)0L(t)1.450.048649.590.051850.940.049131.07s算方差(T j 和(T 20.0480.0510.049文案大全,_2221.4520.048649.5920.051850.9420.0492131.0736288.40.0480.0510.04936288.422.11131.072计算多级混合模型的虚拟级数N:12212.110.47同理可求出表4中釜2和釜3的b2t;和N的数据2.3数据处理结果汇总表1釜1数据处理在耳J丁Pt/sLt*L(t)t2*L(t)E(t)F(t)12345678910111213141516图1釜关系图图2

10、釜1F(tN关系图釜2:表2釜2数据处理在耳J丁Pt/sLt*L(t)t2*L(t)E(t)F(t)12345678910111213141516图3釜2E(t)-t关系图图4釜2F(tN关系图釜3:表3釜3数据处理在耳J丁Pt/sLt*L(t)t2*L(t)E(t)F(t)12345678910111213141516图5釜3E(t)-t关系图图6釜3关系图表4釜式反响器实验结果釜式反响器T2(Tt2(TN釜1釜2釜33结果分析与讨论由表4可知，釜1,釜2,釜3的平均停留时间依次变长，(r2t依次增大，而b2的值却依次减小，多级混合模型的虚拟级数N也依次增大。釜1到釜3的E(t)-t关系图中

11、的曲线都是先增大到一个最大值，后逐渐减小。而F(t)-t关系图中的曲线如此是一直在增长，先急剧增长，后缓慢增长到1.釜1和釜3的搅拌有点问题，釜1的搅拌转速需达到七八百才能和釜2的速度大致一样，釜3的搅拌速度很快，开到100就接近釜2的两百多的转速。这里造成一定的误差。釜3的液位不好调，一不小心就会使液体充满釜3,所以我们给它开了两个液体出口，这对机器测定电导率可能造成一定的影响。实验的数据很多，我们只取了其中的16点进展数据计算，也造成了一定的误差。4对本实验的建议实验过程中应始终保持水流量U和转速n不变，否如此流型将发生变化，水流量的变动还将引起示踪剂物料衡算的误差。4.2 为准确可靠起见，应做23次平行实验。4.3 实验完毕应与时清理水箱中的水。5思考题(1)示踪剂的输入的方法有几种？这些方法有何区别？答：有两种，分别是阶跃法和脉冲法。假如采用阶跃示踪法，如此测定出口示踪物浓度变化，即可得到Ft函数；而采用脉冲示踪法，如此测定出口示踪物浓度变化，就可得到Et函数。(2)请分析多釜串联实际反响器偏离理想流动模型的原因。答：由于分子扩散、涡流扩散和流速分布等原因，实际反响器中的流动情况常常要偏离理想流动，需用流动模型来描述。(3)如何判断进入管式反响器