停留时间分布ppt课件

1、第四章 非 理 想 流 动 重点掌握：停留时间分布的实验测定方法和数据处置。 理想反响器停留时间分布的数学表达式。 返混的概念。 非理想流动模型离析流模型、多釜串联模型和分散模型的模型假定与数学模型建立的根本思绪，模型参数确实定。 利用分散模型和多釜串联模型的反响器计算。深化了解：停留时间分布的概念和数学描画方法。 停留时间分布的数学特征和物理意义。广泛了解：流动反响器中的微观混合与宏观混合及其对反响器性能的影响。 4.1 概述 流体在反响器中的流动景象 两个概念1停留时间2停留时间分布3强迫对流4.1 概述 产生停留时间分布的缘由：1物料的流动速率不均匀2分子分散、湍流分布4有死角、短路 流

2、动情况对反响的影响釜式和管式反响器中流体的流动情况明显不同，经过前面对釜式和管式反响器的学习，可以发现： 1对于单一反响，反响器出口的转化率与器内的流动情况有关； 2对于复合反响，反响器出口目的产物的分布与流动情况有关。 停留时间分布的分类 寿命分布： 是指流体粒子从进入系统起到分开系统止，在系统停留的时间。是指反响器出口流出流体的停留时间。年龄分布： 是对存留在系统中的流体粒子而言，从进入系统算起在系统中的停留时间。更有实践意义的是授命分布。 研讨停留时间分布的系统系统有闭式系统和开式系统之分。 闭式系统具有闭式边境，即进口和出口没有返混即在入口和出口处设置有单向阀。反之，那么为开式边境。

3、停留时间分布研讨的系统为闭式系统。 停留时间分布的运用对已有设备的停留时间分布进展诊断，发现能够的问题；并提供设备改良的方向和措施；设备的设计与分析，建立适当的数学模型 ，作为进展物料、热量、动量衡算的根底；还可用于吸收、萃取、蒸馏及结晶等4.2 停留时间分布的数学描画例：在延续操作的反响器内，假设在某一瞬间t=0极快地向入口物流中参与100个红色粒子，同时在系统的出口处记下不同时间间隔流出的红色粒子数，结果如下表。假设假定红色粒子和主流体之间除了颜色的差别以外，其他一切性质都完全一样，那么就可以以为这100个粒子的停留时间分布就是主流体的停留时间分布。停留时间范围tt+t0-22-33-44

4、-55-66-77-88-99-1010-1111-1212-14出口流中的红色粒子数02612182217126410分率N/N00.020.060.120.180.220.170.120.060.040.0104.2 停留时间分布的数学描画以时间t为横坐标，出口流中红色粒子数为纵坐标，将上表作图：假设以停留时间t为横坐标， 为纵坐标作图，那么每一个长方形的面积为即表示停留时间为tt+t的物料占总进料的分率。4.2 停留时间分布的数学描画假设示踪剂改用红色流体，延续检测出口中红色流体的浓度，假设将观测的时间间隔缩到非常小，得到的将是一条延续的停留时间分布曲线。E(t)t t+dt t图中曲线

5、下微小面积E(t)dt表示停留时间在t和t+dt之间的物料占t=0时进料的分率。4.2 停留时间分布的数学描画4.2.1 停留时间分布密度E(t): 同时进入反响器的N个流体质点中，停留时间介于t与t+dt间的质点所占分率dN/N为E(t)dt。E(t)曲线下的全部面积代表不同停留时间的物料占进料分率的总和。性质 停留时间分布密度E(t)的性质4.2 停留时间分布的数学描画4.2.2 停留时间分布函数F(t): 停留时间0-t 范围内的物料停留时间小于t的质点占进料的分率。有：t=0, F(t)=0, t=, F(t)=1,F(t)是单调增函数 4.2 停留时间分布的数学描画在某一时间t时，E

6、(t)和F(t)之间的关系为：4.2.3 停留时间分布函数的特征值1)平均停留时间是Et曲线的分布中心，又称为Et的数学期望。 2方差 表示停留时间分布的分散程度的量 用对比时间 表示无因次停留时间4.2.4 无因次化 经过物理示踪法来测反响器物料的停留时间的分布曲线。物理示踪是采用一种易检测的无化学反响活性的物质按一定的输入方式参与稳定的流动系统，经过观测示踪物质在出口浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。4.2.5 停留时间分布的实验方法 脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法。根据示踪剂输入方式的不同分为四种：示踪剂输入法 4.2.5.1 脉冲示踪法：在定常态操作的延续流动系

7、统的入口处在t=0的瞬间输入M克或摩尔的示踪剂A 脉冲法测定停留时间分布表示图 进展物料衡算：出口物料在系统停留到t+dt的示踪剂量为对于恒容的定常态流动系统应有：为要验证数据可靠，要满足： 输入示踪剂改动了定常态操作不满足，要查看缘由：示踪剂选择不当输入不满足脉冲要求随着CA采样方法不同， 所采用方法也不同：(i)数据的数量大，且所获的样品是瞬间样品 (ii)采样是瞬间样，但数量不多，可用线性内插法计算。 在某瞬间t=0,将流入系统的流体切换为含有示踪剂A的浓度CA0的第二流体，切换后应坚持系统流动方式不变。 做物料衡算4.2.5.2 阶跃示踪法这样可以经过CAt曲线获得Ft曲线。 阴影面积 或阴影面积 对实验