釜 停留时间分布的测定
实验05 脉冲示踪法测定基本反应器的停留时间分布
σ
2 θ
=
σ
2 t
2
(8)
t
对于两种理想流动，其用无量纲时间标度表示的方差分别为 0 和 1，其它实际流动 反应器的方差皆界于 0 与 1 之间，即：
当σ
2 θ
=0
时，为理想置换流动模型；当σ
2 θ
=1
时，为全混流模型；当
0＜σ
2 θ
＜1
时，
为非理想流动，因此，根据σ
2 θ
值的大小，可以直观地反映反应器中物料的返混程度，σ
形上可清楚地反映出来)，即可关机、关水停止实验； 6．小心将电极从电导池中取出，洗净拭干，妥善收存，同时将搅拌釜内剩余的水虹
吸出来，量取体积，然后将搅拌釜清洗干净，整理仪器，清洁桌面。
六、实验数据处理
1．将各个时刻所记录的电导值，根据不同温度下的κ-c关系，计算出相应的温度下 的c(t)值，并根据公式E(t)=qVc(t)／M0计算出与各个时刻对应的E(t)值；
五、实验操作步骤
(一) 管式反应器 1．整理管式反应器的管路，确保畅通无泄漏； 2．在管式反应器出口支管中小心插入电导率仪光亮铂电极，并将电导率仪与长图平 衡记录仪连接妥当； 3．缓慢打开自来水龙头，向高位槽中注水，待溢流管中有水流出后，打开水槽出口 活塞，调节转子流量计到适宜刻度，使管式反应中充满水流，且电极也应全部侵入水中， 流量稳定； 4．接通长图平衡记录仪电源，并控制其走纸速度为 60×10 mm·h-1； 5．启动已调节好的电导率仪，然后，用注射器瞬时在管式反应器入口橡胶管中快速 注入 1ml 着红色的 KCl 溶液，观察长图平衡记录仪上记录笔绘制的曲线，直至示踪剂全 部流出为止； 6．分别将水量调节为 100 l·h-1，80 l·h-1和 60 l·h-1作三次实验以观察记录电导率 变化与时间的关系； 7．本实验结束后，关闭电导率仪及记录仪电源，关闭水糟出口流活塞，继续进行下 一个实验。
串联流动反釜停留时间分布测定
附：Ⅰ 根据所记录的单釜多釜实验中“结果显示”的“数据表”，用origin 做出c （t ）～t 响应曲线：⑴ 表一：单釜返混实验数据表100020000.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7κ/m s ·c m -1时间t/s图1单釜返混停留时间分布图⑵ 表二：多釜返混实验数据表80016000.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0 B C D/m S ·c m -1时间t/s图2 单釜返混停留时间分布图以及模型参数N。
Ⅱ采用离散化方法，间隔取20～30组数据，求出单釜和多釜的t，2t⑴取单釜实验数据如下：表1 单釜实验计算数据824.139s 1824.138759903.22250.18875)()(1800018000≈===∑∑t c t tc t22218001800022s 277861.1923277861.192138759.824903.22000.21919680)()(≈=-=-=∑∑t t c t c tt σ0.409180.409097861387591.8241923.277861222≈===tt σσθ2.44442.4444028680.40909786112≈===θσN⑵ 取多釜实验数据如下：表2 多釜实验计算数据①对于釜1，处理过程如下：表2-1s 766.08050.17400.13406)()(1800018000===∑∑t c t tc t22218001800022s 248417.862080.76650.17500.14617687)()(=-=-=∑∑t t c t c tt σ0.42320.42328665080.766248417.862222≈===tt σσθ362.282.362465240.42328665112≈===θσN② 对于釜2，处理过程如下:表2-2s 796.24521.93517465.625)()(1800018000===∑∑t c t tc t22218001800022s 229293.710245.796935.2117465.625)()(=-=-=∑∑t t c t c tt σ3617.090.36165889245.796229293.710222≈===tt σσθ765.252.7650363490.36165889112≈===θσN③ 对于釜3，处理过程如下：表2-3s 619.27821.79618038.775)()(1800018000===∑∑t c t tc t22218001800022s 216013.944619.827796.212519637465.6)()(=-=-=∑∑t t c t c tt σ3154.00.31537067619.827216013.944222≈===tt σσθ171.313.170871910.31537067112≈===θσN。
实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定
实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定一、实验目的本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定，将数据计算结果用多釜串联模型来描述返混程度，从而认识限制返混的措施。
1、掌握停留时间分布的测定方法；2、了解停留时间分布与多釜串联模型的关系；3、掌握多釜串联模型参数N 的物理意义及计算方法。
二、实验原理在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
返混程度的大小，一般很难直接测定，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。
然而在测定不同状态的反应器内停留时间分布时，可以发现，相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而必须借助于反应器数学模型来间接表达。
物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程，须用概率分布方法来定量描述。
所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数E (t)和停留时间分布函数F (t)。
停留时间分布密度函数E (t )的物理意义是：同时进入的N 个流体粒子中，停留时间介于t 到t +dt 间的流体粒子所占的分率dN/N 为E (t )dt 。
停留时间分布函数F (t )的物理意义是：流过系统的物料中停留时间小于t 的物料所占的分率。
停留时间分布的测定方法有脉冲输入法、阶跃输入法等，常用的是脉冲输入法。
当系统达到稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量Q 的示踪物料，同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。
由停留时间分布密度函数的物理含义，可知： E (t )dt ＝VC (t )/Q (1) ⎰∞=0)(dt t VC Q (2)所以 ⎰⎰∞∞==)()()()()(dtt C t C dtt VC t VC t E (3)由此可见E (t )与示踪剂浓度C (t )成正比。
本实验中用水作为连续流动的物料，以饱和KCl 作示踪剂，在反应器出口处检测溶液的电导值。
在一定范围内，KCl 浓度与电导值成正比，则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，即E (t )∝L (t )，这里L(t)＝L t －L ∞，L t 为t 时刻的电导值，L ∞为无示踪剂时电导值。
实验阶跃示踪法测定连续搅拌釜式反应器的停留时间分布
91
在一定的反应器内，物料作定常流动，则V和qV为定值，上式积分后可得
−
ln⎜⎜⎝⎛1 −
c(t) c0
⎟⎟⎠⎞
=
qV V
t
(2)
式中：t =V／qV为物料在反应器中的平均停留时间，故式(2)可写成
−
ln ⎜⎜⎝⎛ 1 −
c (t c0
)
⎟⎟⎠⎞
=
t t
(3)
根据停留时间分布函数的定义，上式中的无量纲对比浓度c(t)／c0=F(t)，故上式又可改写 为如下形式：
为放大过程中的一个关键问题。工业生产中，连续流动反应器内的流动现象一般是比较复杂 的，由于各种影响造成的涡流、短路、死区以及速度分布所产生的不同程度的逆向混合(或称 返混)，使得物料粒子流经反应器的停留时间不同，产生停留时间分布(RTD)，从而影响反应 的转化率。
物料粒子的返混程度是很难测定的，但是，一定的返混必然会造成一定的 RTD，因此， 目前判断返混的方法是测 RTD，即在反应器入口处输入一个信号，然后分析出口处信息的变 化，从而掌握设备的某些特性。
i =1 n
计算平均停留时间t ；
∑ ∆E(ti )
i =1
n
∑ 4．根据σ
2 t
=
ti 2∆F (ti )
i =1 n
−t2 和
σ
2 θ
=
σ
2 t
，计算σ
2 t
和σ
2 θ
；
∑ ∆F (ti )
t
i =1
5．根据
N=1/σ
2 θ
，计算模型参数
实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定
实验一多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定一、实验目的本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布的测定，将数据计算结果用多釜串联模型来描述返混程度，从而认识限制返混的措施。
1、掌握停留时间分布的测定方法；2、了解停留时间分布与多釜串联模型的关系；3、掌握多釜串联模型参数N的物理意义及计算方法。
二、实验原理在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
返混程度的大小，一般很难直接测定，通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。
然而在测定不同状态的反应器内停留时间分布时，可以发现，相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而必须借助于反应器数学模型来间接表达。
物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程，须用概率分布方法来定量描述。
所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)。
停留时间分布密度函数E(t)的物理意义是：同时进入的N个流体粒子中，停留时间介于t到t+dt间的流体粒子所占的分率dN/N为E(t)dt。
停留时间分布函数F(t)的物理意义是：流过系统的物料中停留时间小于t的物料所占的分率。
停留时间分布的测定方法有脉冲输入法、阶跃输入法等，常用的是脉冲输入法。
当系统达到稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量Q的示踪物料，同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。
由停留时间分布密度函数的物理含义，可知：E(t)dt＝VC(t)/Q (1)⎰∞=)(dtt VCQ (2)所以 ⎰⎰∞∞==)()()()()(dtt C t C dtt VC t VC t E (3)由此可见E (t )与示踪剂浓度C (t )成正比。
本实验中用水作为连续流动的物料，以饱和KCl 作示踪剂，在反应器出口处检测溶液的电导值。
在一定范围内，KCl 浓度与电导值成正比，则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，即E (t )∝L (t )，这里L(t)＝L t －L ∞，L t 为t 时刻的电导值，L ∞为无示踪剂时电导值。
实验一多釜串联停留时间分布测定
二、实验目的
1．了解多釜串联连续均相流动反应器的流动特性，并与理想流型特性曲线做比较，掌 握分析反应器流动特性的方法。
2．掌握用脉冲示踪法测定停留时间分布的实验方法和数据处理方法。
三、基本原理
理想反应器是指能以活塞流(PFR)或全混流(CSTR)来描述其流动状况的反应器。在实际
连续操作反应器内，由于流速分布、扩散、短路、死区及沟流等等原因，反应器内的流体往
参数。
物料在反应器中的停留时间是一个随机变量，因此可以采用概率统计规律来定量描述反
应器内流体微元的停留时间分布，这就是停留时间分布密度函数 E（t）和停留时间分布函数
F (t)。本实验以脉冲示踪法来得到多釜串联（本实验为三釜）流动反应器中的停留时间分布
密度函数 E（t）。
由停留时间分布密度函数的定义可知：
6．启动计算机，双击桌面上“电导率测量”图标，打开电导率测量程序。
7．在电导率测量程序窗口中，点击“开始采集”按钮，计算机开始描绘各釜检测点处
的电导率曲线，并实时显示相应的电导率数值。 8．调整计算机显示的电导率值的零点：若计算机显示的某釜的电导率数值与相应的电
导率仪显示的数值相差较大时，可通过点击程序窗口中的“参数设定”按钮，在出现的窗口
停留时间分布的理论广泛应用于化学反应工程、化工分离过程以及其它涉及流动过程的 领域，它是相关设备设计和实际操作所必不可少的理论依据。
实验预习要点： ①停留时间分布的表示方法有哪些？ ②本实验采用什么测试方法？测得的是什么结果？ ③对实际反应器的停留时间分布情况如何进行分析比较？ ④本实验结束的指标是什么？
往是偏离理想流动而造成不同程度的逆向混合（称返混）。这就使得一批同时进入反应器内
的流体质点，在反应器内的停留时间各有不同，形成一个停留时间的分布。同样的停留时间
釜式反应器的研究
釜式反应器的研究实验1 前言物料在反应器内的停留时间分布是连续流动反应器的一个重要性质，可定量描述反应器内物料的流动特性。
物料在反应器内停留时间不同，其反应的程度也不同。
通过测定流动反应器停留时间，即可由已知的化学反应速度计算反应器物料的出口浓度、平均转化率，还可以了解反应器内物料的流动混合状况，确定实际反应器对理想反应器的偏离程度，从而找出改进和强化反应器的途径。
通过测定停留时间分布，求出反应器的流动模型参数，为反应器的设计及放大提供依据。
单个反应釜使反应达到最大返混，因此降低了反应速度。
而多个反应釜串联操作可以减小反应物料的返混，因此增大了反应速度。
通过单釜和多釜串联的反应器实验了解多釜串联影响反应速度的规律，为多釜串联的优化设计打下基础。
影响反应速率的因素主要是单位反应物系中物料混合均匀程度、反应物浓度、反应温度及反应时间等。
在由小试到中试到工业生产的放大过程中，研究放大过程中液相停留时间分布（RTD）的变化规律，可以合理、精确地描述实际反应器中物料流动及混合特性，得到最佳中试规模及放大规律。
2 实验目的（1）掌握停留时间分布的测定及其数据处理方法；（2）对反应器进行模拟计算及其结果的检验；（3）熟悉根据停留时间分布测定结果判定釜式反应器混合状况和改进反应器的方法；（4）了解单釜反应器、串联釜式反应器对化学反应的影响规律，学会釜式反应器的配置方法。
3 实验内容（1）测定单釜反应器和串联反应釜的停留时间分布；（2）将停留时间测试数据的处理结果与全混反应器和平推流反应器相比较，分析单釜和串联反应器的返混情况；（3）根据停留时间测试数据的处理结果和蔗糖水解的化学反应速度方程式计算反应器出口浓度和反应转化率，与全混反应器单釜和三釜串联的计算结果加以比较；（4）在单釜和三釜串联的实验装置上进行蔗糖水解实验，测定出口反应产物的旋光度，将出口浓度和反应转化率与上述计算结果进行比较及分析讨论。
4 实验原理在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混合称为返混。
实验8 连续流动液相体系单釜与多釜串联停留时间分布测定
实验8 连续流动液相体系单釜与多釜串联停留时间分布测定一、实验目的1、掌握脉冲示踪法测定连续流动液相体系单釜与串联釜停留时间分布的实验原理及方法。
2、掌握停留时间分布实验曲线的处理方法，并求出停留时间分布密度函数E （t ），分布函数F （t ）及其特征值平均停留时间t 和无因次方差﹕δt 2, δθ2。
3、进一步明确返混的概念以及返混的量化。
二、实验原理示踪剂采用KCl 水溶液，在反应器入口处瞬间注入一定量的示踪剂，在反应器出口通过电导率测定仪测定离子浓度，以记录仪输出曲线显示峰高，即峰高正比于电导率，电导率又正比于离子浓度。
因此，记录仪记录纸上峰高的变化即反映了示踪剂中K +、Cl -浓度的变化。
实验可得到如图1，图2的记录曲线。
图1 单釜记录曲线 图2 双釜记录曲线由图1和图2所示的脉冲示踪曲线，即可以求出流动条件下单釜与串联釜停留时间分布密度函数E （t ）分布函数F （t ），平均停留时间t ，方差δt 2以及无因次方差δθ2。
三、实验装置及流程hth料1料2图2 三釜串连实验装置及流程图SIC-转速调节控制TRC-温度调节控制CR-电导测量记录1-调节阀2-转子流量计3-反应釜四、实验步骤1、配制一定浓度的KCl水溶液（思考题：浓度配多少较好？）；2、接通自来水，调至一定的流量并稳定片刻，开动电动搅拌；3、用注射器抽取一定量的示踪剂（思考题，抽取多少为好）；4、开动电导仪，记录仪；5、将注射器插入反应器进样口，瞬间快速注入示踪剂；6、待记录仪指针回到基线，停止走纸，改变水流速度继续实验。
7、改变釜数，重新进行实验。
五、数据记录反应釜上、下体积，水流量，搅拌转速，示踪剂量，走纸速度。
六、数据处理1、在图1、图2 所示记录曲线上等时间间隔（Δt）取n个点（15～20个左右）2、计算公式平均停留时间t ： ⎰⎰∞∞=0)()(dt t E dtt tE t =∑∑==ni ini ii hht 11方差δt 2: ⎰⎰∞∞-=2)()()(dtt E dtt E t t tδ=2222)()(t h h t t dtt E dtt E t ii i -∑∑=-⎰⎰∞∞无因次方差 δθ2222ct τδδθ=单釜停留时间 0V V Rc =τ 多釜串联模型参数 21N θδ=七、思考题1、流体通过反应器的停留时间分布由哪些因素决定？2、本次实验中，示踪剂浓度的配制及量抽取量对停留时间分布曲线测定有何影响？3、预计你的单釜及多釜实验的无因次方差δθ2约多少？4、空时间和平均停留时间有何关系？5、本次实验中，若是关掉电动搅拌，而其条件不变，则所测得的停留时间分布曲线又将怎样，为什么？6、由多釜串联模型参数N ，说明计算值N 与具体釜数n 的差别原因是什么？如何改进？八、主要符号说明t-时间s E(t)-停留时间密度函数t-平均停留时间Hi-峰高mmδt2-方差V R-单釜反应器体积δθ2-无因次方差V0-体积流量m3/hN-多釜串联模型参数n-实际釜数-单釜停留时间sc。
实验一多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定
实验一多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定实验目的：测定多釜串联连续流动反应器中的停留时间分布。
实验原理：多釜串联连续流动反应器是由多个容积相等的釜串联而成的反应器。
在反应过程中，反应物随着流体一起在不同釜内流动。
在不同釜内停留的时间不同，即停留时间分布不同。
停留时间分布的测定可以帮助了解反应器的传质和反应过程。
测定停留时间分布的方法有很多，其中一种是通过追踪单个分子的行踪来测定停留时间分布。
具体原理如下：追踪单个分子实验的基本原理是在反应混合物中加入极微小的标记剂，使得反应混合物中只有非常少量的分子带有标记剂。
标记剂可以是荧光分子、放射性同位素或其他具有特殊性质的分子。
在反应过程中，标记剂所在的分子会随着流体在不同的釜内流动，并在其中停留不同的时间。
通过对标记剂的跟踪，可以测定不同停留时间釜内的标记分子数目，进而得到停留时间分布。
实验步骤：1.准备多釜串联反应器，并安装流速计和采样管。
2.将标记剂加入反应混合物中。
3.将反应混合物注入反应器，开始反应。
4.在不同时间内采取样品，对样品中的标记分子进行计数和浓度测定，得到停留时间分布。
实验注意事项：1.要使用极微小的标记剂，确保标记分子的数量足够少，否则会影响停留时间分布的测定结果。
2.要准确地测定标记分子的浓度，可以使用荧光探测器、放射性探测器等设备进行测定。
3.要保证反应混合物的均匀性，避免反应过程中发生不均匀的分布，影响测定结果。
实验结果：通过单个分子追踪实验，可以得到多釜串联流动反应器中的停留时间分布。
停留时间分布的形状和峰值位置可以反映反应器的传质效率和反应速率等重要参数。
对于反应器的设计和优化，停留时间分布的测定是非常重要的。
KH-HC25停留时间分布与反应器流动特性测定实验装置
KH-HC25停留时间分布与反应器流动特性测定实验装置一、停留时间分布与反应器流动特性测定实验装置功能1、对比研究釜式和管式反应器停留时间分布与反应器流动特性。
2、通过多釜串联模型参数对釜式、管式反应器停留时间分布以及返混程度做分析研究，模型参数N代表反应器的返混程度，N越大返混程度越小，进而引导学生理解平推流和全混流两种理想模式。
3、装置可分别进行无循环及变化循环比R操作，在不同返混程度下测定管式反应器停留时间分布。
4、装置采用脉冲示踪法测定停留时间分布，电导仪能准确实时检测记录各反应器出口示踪剂的浓度，通过软件处理得到各项参数。
5、全触摸集成化控制，高稳定数据传输，硬件加密。
6、装置可实现移动终端扫码，获取装置三维工艺视频介绍。
二、停留时间分布与反应器流动特性测定实验装置设计参数常温，常压操作。
单釜：水流量：40L/h、平均停留时间（数学期望值）：200-600。
方差：1.0*105--3.0*105、模型参数N：1.2—2。
三釜：水流量：40L/h、平均停留时间（数学期望值）：200-600。
方差：1.0*105--5.0*105、模型参数N：1.2—4。
三、停留时间分布与反应器流动特性测定实验装置主要配置有机玻璃反应釜、管式反应器、转子流量计、水箱、水泵、电机、数字电导仪阀门、管道、中央处理器、触摸屏、高品质铝合金型材框架。
水：装置自带透明水箱，连接自来水接入。
电：电压AC220V，功率1.0KW，标准单相三线制。
每个实验室需配置1~2个接地点（安全地及信号地）。
实验物料：水- KCl。
四、停留时间分布与反应器流动特性测定实验装置主要设备1、釜式反应器1.0L，透明有机玻璃制成，数量3个。
2、釜式反应器3.0L，透明有机玻璃制成，数量1个。
3、管式反应器：直径Φ35，长度1200mm，填料拉西环φ4mm。
4、水箱：80L，透明有机玻璃材质。
5、管路：透明，壁厚≥2.0mm，透明可视材质。
单釜和多釜串联反应装置停留时间分布测定
(2)
物料在反应器内的停留时间是一个随机变量，其主要有两个数字特征：
数学期望：即平均停留时间，是指各流体微元通过反应器所需停留时间的平均值。其数学表达式如下：
(3)
方差：指各流体微元通过反应器所需停留时间和平均停留时间之差的平方的平均值，用符号 表示，它反映了停留时间分布的离散程度。其数学表达式如下： (4)
0.1962
0.0853
6.用注射器将5mL饱和KCl溶液迅速注入反应釜1。
7.当3个电导率仪的读数都趋于零时，依次点击停止采集、开始计算、显示数据，观察图形形貌，将数据保存（d20090311-2），最后点击结束实验。
8.旋开反应釜下方的活塞，将釜内液体排尽，再开泵冲洗3次。
（五）实验数据：
1.实验基本参数
实验室温度17.6℃；饱和氯化钾溶液注射量5.0ml；
4.开启搅拌器，调节搅拌速度为200r/min。调节连通器高度，使得反应釜内液面高度与釜上的红线相平，将电导率仪测量档调至×103档，调零。
5.开启计算机，进入系统后启动记录软件，输入实验操作参数，设置数据记录时间间隔为2s，搅拌速度200r/min，水流量为20L/h，点击开始按钮，计算机开始记录实验数据并且显示曲线。
1.011
0.598
200
0.693
0.979
0.637
220
0.583
0.952
0.684
236
0.557
0.913
0.693
252
0.5
0.859
0.718
276
0.427
0.823
0.73
296
0.391
0.757
0.747
釜 停留时间分布的测定
停留时间分布的测定一、实验目的1. 了解利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法；2. 掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法；3. 了解学会用理想反应器串联模型来描述实验系统的流动特性。
二、实验原理停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法。
它的基本思路是：在反应器入口以一定的方式加入示踪剂，然后通过测量反应器出口处示踪剂浓度的变化，间接地描述反应器内流体的停留时间。
常用的示踪剂加入的方式有脉冲输入、阶跃输入和周期输入等。
本实验选用的是脉冲输入法。
脉冲输入法是在极短的时间内，将示踪剂从系统的入口处注入主体流，在不影响主流c(t)随Ｑ(a) 脉冲输入法c0C C(b) 脉冲输入(c) 出口响应图1 脉冲法测停留时间分布脉冲输入法测得的停留时间分布代表了物料在反应器中的停留时间分布密度即E(t)。
若加入示踪剂后混合流体的流率为Q，出口处示踪剂浓度为C（t），在dt时间里示踪剂的流出量为Qc(t)dt，由E(t)定义知E(t)dt是出口物料中停留时间在t与t+dt之间示踪剂所占分率，若在反应器入口加入示踪剂总量为m 对反应器出口作示踪剂的物料衡算，即（１）示踪剂的加入量可以用下式计算（２）在Ｑ值不变的情况下，由（１）式和（２）式求出：（３）关于停留时间的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t)，即（４）用停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)来描述系统的停留时间，给出了很好的统计分布规律。
但是为了比较不同停留时间分布之间的差异，还需要引入另外两个统计特征值，即数学期望和方差。
数学期望对停留时间分布而言就是平均停留时间_t ，即（５）方差是和理想反应器模型关系密切的参数，它的定义是：（６）若采用无因次方差2Θσ则有2Θσ_2/t i σ=2对活塞流反应器02=Θσ,而对全混流反应器12=Θσ;对介于上述两种理想反应器之间的非理想反应器可以用多釜串联模型描述。
多釜串联模型中的模型参数Ｎ可以由实验数据处理得到的2Θσ来计算。
实验九多釜串联反应器停留时间分布测定实验
实验九 多釜串联反应器停留时间分布测定实验一、目的1．利用电导率测定单釜及三釜串联液相反应器停留时间分布密度函数及多釜串联流动模型的关系。
2．掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法。
3．学会用理想反应器串联模型来描述实验系统的流动特性。
4．了解微机系统数据采集的方法。
二、装置与流程本实验装置为浙江中控科教仪器设备有限公司的产品，见图1。
反应器为有机玻璃制成的搅拌釜，其中1000mL 搅拌釜3个；3000 mL 搅拌釜1个；搅拌方式为叶轮搅拌；供分别进行单釜、三釜串联停留时间的实验测定。
釜内搅拌器由直流电机经端面磁驱动器间接驱动，并由转速调节仪进行调控和测速。
主流流体(水)例子水槽，经水泵加压，用阀1、阀2调节，流量计计量流量，加入单釜或第1釜顶部，再由釜底排出或进入第2釜，逐级下流，由第3釜釜底排出流进下水道。
示踪剂可依需要，分别由各釜釜顶注入口注入。
单釜反应器设有单独的主流量控制阀阀1和示踪剂电磁控制阀。
三釜串联反应器同样设有单独主流量控制阀阀2和示踪剂电磁控制阀。
实验用的示踪剂为KCI 或 KNO 3的饱和溶液，通过电磁阀瞬时注入反应器，示踪剂在不同时刻浓度()τC 的由设在各釜底部排出管处的铂电极检测，铂电极在图1中未示出。
铂电极即是电导率仪的传感器，当含有KCI 或 KNO 3的水溶液通过安装在釜内液相出口处铂电极时，电导率仪将浓度()τC 转化为毫伏级的直流电压信号，该信号经放大器与A/D 转化卡处理后，由模拟信号转换为数字信号。
代表浓度()τC 的数字信号由微机内用预先输入的程序进行数据采集记录和处理，并且形成相应的实验原始数据文件，供拷贝或用打印机输出。
数据采集原理方框图见图2。
实验试剂：主流体：自来水 示踪剂：KCl 或KNO 3饱和溶液1图1 多釜串联反应器停留时间分布测定实验流程图图2 数据采集原理方框图三、基本原理1．停留时间分布密度函数()τE 、停留时间分布函数()τF 测定方法本实验停留时间分布测定所采用示踪响应法。
多釜串联反应器停留时间分布的测定实验心得
多釜串联反应器停留时间分布的测定实验心得以多釜串联反应器停留时间分布的测定实验心得为题一、实验目的本次实验的目的是通过实验数据的测量，得出多釜串联反应器的停留时间分布，并对实验结果进行分析和讨论，从而深入了解化工反应器的工作原理和性能。
二、实验原理多釜串联反应器是一种常见的化工反应器，它由多个反应釜串联而成，每个反应釜具有不同的体积和反应速率，反应物在不同的反应釜中停留的时间不同，形成不同的反应程度。
因此，多釜串联反应器的停留时间分布是一个非常重要的性能指标，它决定了反应的完全程度和反应产物的质量。
在本次实验中，我们采用了示踪剂法来测定多釜串联反应器的停留时间分布。
示踪剂通常是一种无色、无味、无毒的物质，它与反应物一起进入反应器中，在反应过程中被反应物所转化，形成不同的产物。
通过对产物的浓度分布进行测量，就可以得到反应物在不同反应釜中停留的时间分布。
三、实验步骤1.制备反应物：本次实验中，我们采用了酸碱中和反应进行测定。
首先，我们制备了0.1mol/L的盐酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液，分别称取10mL，然后将它们混合在一起。
2.加入示踪剂：为了测量反应物在不同反应釜中的停留时间分布，我们需要加入一个示踪剂。
本次实验中，我们选择了甲基红作为示踪剂，将它加入到反应物中。
3.进行反应：将反应物加入到多釜串联反应器中，开启搅拌器，控制反应温度在室温下不变，反应30分钟。
4.取样分析：在反应过程中，我们每隔5分钟取一次样，并用紫外分光光度计测量产物的浓度。
5.数据处理：将测得的产物浓度数据进行处理，得到反应物在不同反应釜中停留的时间分布。
四、实验结果通过实验测量和数据处理，我们得到了多釜串联反应器的停留时间分布曲线。
该曲线呈现出一个单峰分布，峰值大约在10分钟左右。
这意味着反应物在第一个反应釜中停留的时间最长，而在后续的反应釜中停留的时间逐渐缩短。
同时，我们还发现，当反应物在反应器中停留的时间超过20分钟时，反应速率急剧下降，这表明反应物已经接近于完全反应。
实验1连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定
实验一 连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定一、 实验目的(1) 加深对停留时间分布概念的理解； (2) 掌握测定液相停留时间分布的方法； (3) 了解停留时间分布曲线的应用。
(4)了解停留时间分布于多釜串联模型的关系，了解模型参数N 的物理意义及计算方法。
(5) 了解物料流速及搅拌转速对停留时间分布的影响。
二、 实验原理 （1）停留时间分布当物料连续流经反应器时，停留时间及停留时间分布是重要概念。
停留时间分布和流动模型密切相关。
流动模型分平推流，全混流与非理想流动三种类型。
对于平推流，流体各质点在反应器内的停留时间均相等，对于全混流，流体各质点在反应器内的停留时间是不一的，在0～∞范围内变化。
对于非理想流动，流体各质点在反应器内的停留时间分布情况介乎于以上两种理想状态之间，总之，无论流动类型如何，都存在停留时间分布与停留时间分布的定量描述问题。
（2）停留时间分布密度函数E (t )停留时间分布密度函数E (t )的定义：当物料以稳定流速流入设备（但不发生化学变化）时，在时间t =0时，于瞬时间dt 进入设备的N 个流体微元中，具有停留时间为t 到(t +dt )之间的流体微元量dN 占当初流入量N 的分率为E (t )dt ，即()=dNE t dt N(1) E (t )定义为停留时间分布密度函数。
由于讨论的前提是稳定流动系统，因此，在不同瞬间同时进入系统的各批N 个流体微元均具有相同的停留时间分布密度，显然，流过系统的全部流体，物料停留时间分布密度为同一个E (t )所确定。
根据E (t )定义，它必然具有归一化性质：()1∞=⎰E t dt （2）不同流动类型的E (t )曲线形状如图1所示。
根据E (t )曲线形状，可以定性分析物料在反应器（设备）内停留时间分布。
平推流 全混流 非理想流动图1 各种流动的E (t )～t 关系曲线图（3）停留时间分布密度函数E (t )的测定停留时间分布密度函数E (t )的测定，常用的方法是脉冲法。
串联流动反应釜停留时间分布的测定
附页：数据处理结果一、单釜实验部分 1， 原始图表2，原始电导率的Origin60作图200400600800100012001400160018000.70.80.91.01.11.21.31.41.5图1 单釜原始图像图2 单釜原始电导率作图3，平滑后原始电导率的Origin60作图200400600800100012001400160018000.70.80.91.01.11.21.31.41.54，浓度与时间的Origin60作图200400600800100012001400160018001020304050图3 单釜平滑后电导率作图 图4 单釜实验KCl 浓度与时间的关系图5，选取数据点计算数学期望、方差及模型参数根据要求，按离散化方法取30个数据点，如表1所示表1 单釜实验选取数据表二、多釜实验部分 1，原始图表2，原始电导率的Origin60作图1002003004005000.81.01.21.41.61.82.0图5 多釜原始图像图6 多釜原始电导率作图3，平滑后原始电导率的Origin60作图1002003004005000.81.01.21.41.61.82.04，浓度与时间的Origin60作图100200300400500010203040506070图7 多釜平滑后电导率作图图8 多釜实验KCl 浓度与时间的关系图5，选取数据点计算数学期望、方差及模型参数根据要求，按离散化方法取30个数据点，如表1—表3所示表2 多釜中釜1的选取数据表。
串联反应釜停留时间分布的测定
88.56 78.96 66.72 56.7 46.8 41.58 47.52
31881.6 33163.2 32025.6 30618 28080 27442.8 34214.4
13 780 14 840
0.036 0.031
28.08 26.04
21902.4 21873.6
15 900 16 960
166521.6 3424489.2
t
t c(t)t c(t)t
4566.54 8.546
534.3482
2 t
t2 c(t) c(t)
2
t
3424489.2 8.546
534.34822
115184.4863
N
2
t
2 t
534.34822 115184.4863
2.4789
5
2 t
t2 c(t) c(t)
2
t
4058248 7.912
552.99042
207124.7
2
2
t
552.99042
N
1.4764
2 t
207124.7
b) 多釜釜 1 数据
序号 t/s c(t)/ ms·cm-1
1
60
1.491
t·c(t)/s· ms·cm-1 89.46
t2·c(t)/s2· ms·cm-1 5367.6
40575.6 27993.6 31190.4 20160 22226.4 24393.6 74271.6 29030.4
25 1500 26 1560 27 1620
0.024 0.031 0.017
36 48.36 27.54
串联流动反应釜停留时间分布的测定final
串联流动反应釜停留时间分布的测定数据处理1.数据记录（1）实验条件室温：22.3℃示踪剂：KCl溶液实验温度下KCl溶液摩尔电导率：ʌm,kCl =0.01396 S·m2·mol-1（2）程序测定结果a.单釜实验结果每组时间间隔 1.0S电机转速: 200r/min数学期望394.24方差156132虚拟釜数0.9955b.三釜实验结果每组时间间隔： 1.0S 电机转速: 200r/min釜1 126.51 -216533 -0.07391 釜2 613.04 248157 1.51443 釜3 793.20 234544 2.68255注：釜1的实验程序给出的数据处理结果有误（3）程序绘制图像a.单釜实验图像b.三釜实验图像2.数据处理（1）选取所有数据进行处理a. 计算结果(i)单釜实验结果每组时间间隔 1.0S电机转速: 200 r/min加入示踪剂前电导率示数0.6407 mS·cm-1数学期望395.77方差156767虚拟釜数0.9991b. 作图(i)单釜C—t响应曲线(ii)三釜C—t响应曲线注：由于实验数据点过于密集，且波动较大，为了使趋势更明显、图形美观，用曲线分段拟合个点并将原数据点省略。
（2）选取30组数据进行处理a. 数据处理表(i)单釜实验数据编号时间t(s)电导率(ms/cm) 校正后电导率(ms/cm) 浓度C(mol/L)300 0.906 0.2653 0.0019700 0.723 0.0823 0.0005930 2200 0.652 0.0113 8.09E-05计算结果：数学期望369.71方差161080虚拟釜数0.8485注：因为曲线的趋势是先急剧增加，再缓慢减小，因此为了计算精确、作图美观，取点时前半段较为密集，后面稀疏。
(ii)三釜实验数据时间t 釜1电导率釜2电导率釜3电导率釜1浓度釜2浓度釜3浓度编号3 0.688 0.676 0.645 0.00042 4.3E-05 -4E-057 1.023 0.657 0.64 0.00282 -9E-05 -7E-0510 1.489 0.669 0.657 0.00615 -7E-06 5E-0550 1.809 0.811 0.669 0.00845 0.00101 0.00014200 1.287 1.155 0.842 0.00471 0.00347 0.00138300 1.108 1.133 0.952 0.00342 0.00332 0.00216400 0.959 1.096 1.028 0.00236 0.00305 0.00271500 0.867 1.013 1.025 0.0017 0.00246 0.00269600 0.808 0.947 1.008 0.00128 0.00198 0.00256700 0.759 0.898 0.974 0.00092 0.00163 0.00232900 0.735 0.791 0.884 0.00075 0.00087 0.001681200 0.71 0.732 0.762 0.00057 0.00044 0.00081600 0.645 0.713 0.703 0.00011 0.00031 0.000382000 0.627 0.713 0.701 -2E-05 0.00031 0.0003730 2286 0.63 0.688 0.696 0 0.00013 0.00033计算结果：b. 作图(i)单釜C—t响应曲线(ii)三釜C—t响应曲线（3）选取60组数据进行处理由于数据过多，不再列举和作图，只显示处理结果计算结果：数学期望382.75 方差159531虚拟釜数0.9183。
综合实验停留时间分布综合实验报告
停留时间分布综合实验报告停留时间分布综合实验一、实验目的1.掌握用脉冲示踪法测定停留时间分布及数据处理方法；2.了解和掌握停留时间分布函数的基本原理；3.了解停留时间分布与模型参数的关系；4.了解多级混本实验通过单釜、多釜及管式反应器中停留时间分布的测定, 将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度,从而认识限制返混的措施 和釜、管式反应器特性；5.了解和掌握模型参数N 的物理意义及计算方法;二、实验原理在连续流动反应器中,由于反应物料的返混以及在反应器内出现的层流,死角,短路等现象,使得反应物料在反应器中的停留时间有长有短,即形成停留时间分布,影响反应进程和最终结果;测定物料的停留时间分布是描述物料在反应器内的流动特性和进行反应器设计计算的内容之一;停留时间分布可以用停留时间分布密度函数 Et 和停留时间分布函数 Ft 来表示,这两种概率分布之间存在着对应关系,本实验只是用冲脉示踪法来测定 Et,利用其对应关系也可以求出 Ft 来;函数 Et 的定义是：在某一瞬间加入系统一定量示踪物料,该物料中各流体粒子将经过不同的停留时间后依次流出,而停留时间在t,t+dt 间的物料占全部示踪物料的分率为 Etdt;根据定义Et 有归一化性质：0.1`)(0=⎰∞dt t E 1 Et 可以用其他量表示为)()/()(0t c M Q t E ⋅= 2 其中：Q0主流体体积流量,M 为示踪物量,ct 为t 时刻流出的示踪剂浓度;对停留时间分布密度函数Et 有两个重要概念,数学期望_t 和方差2t σ,它们分别定义为Et 对原点的一次矩和二次矩;当实验数据的数量大,且所获样品是瞬间样品,即相应于某时刻t 下的样品,则：∑∑∑∑====-∆∆=∆∆=Ni iAiNi iAii Ni iiN i iiit ct ct tt E t t E t t 1111)()( 3211221122)()(t t ct ct t t t E t t E tNi iAiNi iAii N i iiNi ii it-∆∆=-∆∆=∑∑∑∑====σ 4 式中△ti 是两次取样时间,若等时间间隔取样,2112211t cct cct t Ni AiNi Aii tNi AiNi Aii -==∑∑∑∑====-σ 5对恒容稳定流动系统有： τ==-v V t R6 为了使用方便,常用对比时间τθt=来代换t,经这样变换后,有以下关系：)()(t E E τθ= 7222τσσθt = 8对全混流12=θσ,对活塞流02=θσ,对一般情况102<<θσ;用无因次2θσ来评价反应器内的流动状态比较方便,一般可将实际反应器当做多级串联釜式反应器加以描述,并认为每级为全混流反应釜,各级存料量相等,级间无返混;对多级全混釜有N 为串联全混釜的个数： 21θσ=N 9三、实验仪器、设备和试剂实验仪器与设备：釜式反应器两个、管式反应器一个、水泵一个、转子流量计,阀门,管线若干,电导率仪三台,分析天平； 实验试剂：饱和KCl 溶液;四、实验装置原理图1-槽；2－磁力泵；3－调节阀；4－三通阀；5－注射器；6、五、实验安排实验内容1、安装实验装置;2、测定不同浓度下KCl电导率的标准曲线最大值为2mS;计算对示踪剂注入量,并根据反应器体积计算KCl溶液的浓度范围是否在可测量范围;3、选择合适的流量,将平均停留时间保持在10－20min,注入适量的示踪剂,测定单釜不同时间的电导率值,绘制单釜停留时间与电导关系曲线,计算停留时间分布函数及停留时间分布密度函数;4、选择合适流量,将平均停留时间保持在10－20min,注入适量的示踪剂,测定两釜并联条件下的电导率值,计算并绘制单釜及两釜并联的停留时间与电导关系曲线,计算停留时间分布函数及停留时间分布密度函数;5、按4进行两釜串联实验;6、测定釜式、管式反应器串联的停留时间分布曲线,并计算停留时间分布函数及密度分布函数;7、大型智能仪器的操作使用,用其测量釜式反应器串联的停留时间分布曲线,并计算停留时间分布函数及密度分布函数;实验安排时间实验内容六、数据处理电导率的标准曲线由origin作图,可得到如下：经过线性模拟,我们得到其电导率和浓度之间是线性关系,其相关的数值如下表：从上表中,我们不难发现,电导率和浓度之间的关系的线性关系很强,得到：单釜、不转、流量Q=4L/h由origin作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：由上表中的数据,用origin作图并模拟积分得：单釜、中转、流量Q=4L/h由origin 作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：62.040.9103517.514396tt 3517.514396910.4056.09496107456258186901.11t )()(910.40s 56.09496107425548.83729)()(t :456258186901.11)(425548.83729)(56.09496107)(origin 22222222020≈====-=-=≈=====⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞∞∞∞∞∞∞τσσσθt tdtt c dt t c t dt t c dt t tc dt t c t dt t tc dt t c 无因次方差：对于恒容稳态系统有：平均停留时间；；作图并模拟积分得：由上表中的数据，用单釜、中转、流量Q=6L/h由origin作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：71.071.30565936.66429tt 65936.6642971.05353.699037068125591432.612t )()(s71.05353.6990370600551130.84974)()(t :8125591432.612)(00551130.84974)(53.69903706)(origin 222222022020≈====-=-=≈=====⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞∞∞∞∞∞∞τσσσθt tdtt c dt t c t dtt c dt t tc dt t c t dt t tc dt t c 无因次方差：对于恒容稳态系统有：平均停留时间；；作图并模拟积分得：由上表中的数据，用单釜、中转、流量Q=8L/h由origin作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：双釜串联、都不转、流量Q=4L/h由origin 作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：18.029.855347806753.1tt 6753.13478029.8554.26534938252254205416.61t )()(s29.8554.2653493810353648.10380)()(t :252254205416.61)(10353648.10380)(4.26534938)(origin 222222022020≈====-=-=≈=====⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞∞∞∞∞∞∞τσσσθt tdtt c dt t c t dtt c dt t tc dt t c t dt t tc dt t c 无因次方差：对于恒容稳态系统有：平均停留时间；；作图并模拟积分得：由上表中的数据，用双釜串联、一釜中转一釜大转、流量Q=2L/h由origin 作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：32.047.15040523.715280tt 0523.71528047.15045515.45364336100546033467.8t )()(s47.15045515.453643339672523203.1205)()(t :6100546033467.8)(39672523203.1205)(5515.4536433)(origin 22222222020≈====-=-=≈=====⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞∞∞∞∞∞∞τσσσθt tdtt c dt t c t dtt c dt t tc dt t c t dt t tc dt t c 无因次方差：对于恒容稳态系统有：平均停留时间；；作图并模拟积分得：由上表中的数据，用双釜串联、一釜中转一釜大转、流量Q=4L/h由origin作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：47.017.9468425.421347tt 8425.42134717.94658.3170245641132510950074.0t )()(s17.94658.31702456028257869.28027)()(t :41132510950074.0)(028257869.28027)(58.31702456)(origin 222222022020≈====-=-=≈=====⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞∞∞∞∞∞∞τσσσθt tdtt c dt t c t dtt c dt t tc dt t c t dt t tc dt t c 无因次方差：对于恒容稳态系统有：平均停留时间；；作图并模拟积分得：由上表中的数据，用双釜串联、一釜不转一釜大转、流量Q=6L/h由origin 作图得到,时间与浓度之间的关系如下图：43.095.7340403.230012tt 0403.23001295.734755.35476810620254124047.17t )()(s95.734755.3547681051553935.48509)()(t :620254124047.17)(51553935.48509)(755.35476810)(origin 222222022020≈====-=-=≈=====⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞∞∞∞∞∞∞τσσσθt tdtt c dt t c t dtt c dt t tc dt t c t dt t tc dt t c 无因次方差：对于恒容稳态系统有：平均停留时间；；作图并模拟积分得：由上表中的数据，用双釜并连、都不转、流量为4L/h。
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停留时间分布的测定
一、实验目的
1. 了解利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法；
2. 掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法；
3. 了解学会用理想反应器串联模型来描述实验系统的流动特性。
二、实验原理
停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法。
它的基本思路是：在反应器入口以一定的方式加入示踪剂，然后通过测量反应器出口处示踪剂浓度的变化，间接地描述反应器内流体的停留时间。
常用的示踪剂加入的方式有脉冲输入、阶跃输入和周期输入等。
本实验选用的是脉冲输入法。
脉冲输入法是在极短的时间内，将示踪剂从系统的入口处注入主体流，在不影响主流
c(t)随
Ｑ
(a) 脉冲输入法
c0
C C
(b) 脉冲输入(c) 出口响应
图1 脉冲法测停留时间分布
脉冲输入法测得的停留时间分布代表了物料在反应器中的停留时间分布密度即E(t)。
若加入示踪剂后混合流体的流率为Q，出口处示踪剂浓度为C（t），在dt时间里示踪剂的流出量为Qc(t)dt，由E(t)定义知E(t)dt是出口物料中停留时间在t与t+dt之间示踪剂所占分率，若在反应器入口加入示踪剂总量为m 对反应器出口作示踪剂的物料衡算，即
（１）
示踪剂的加入量可以用下式计算
（２）
在Ｑ值不变的情况下，由（１）式和（２）式求出：
（３）
关于停留时间的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t)，即
（４）
用停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)来描述系统的停留时间，给出了
很好的统计分布规律。
但是为了比较不同停留时间分布之间的差异，还需要引入另外两个统
计特征值，即数学期望和方差。
数学期望对停留时间分布而言就是平均停留时间_
t ，即
（５）
方差是和理想反应器模型关系密切的参数，它的定义是：
（６）
若采用无因次方差
2
Θσ则有2
Θσ_2/t i σ=2对活塞流反应器02=Θσ,而对全混流反应器12=Θσ;对介于上述两种理想反应器之间的非理想反应器可以用多釜串联模型描述。
多釜串
联模型中的模型参数Ｎ可以由实验数据处理得到的2Θσ来计算。
（７）
当Ｎ为整数时，代表该非理想流动反应器可以用Ｎ个等体积的全混流反应器的串联来建
立模型。
当Ｎ为非整数时，可以用四舍五入的方法近似处理，也可以用不等体积的全混流反
应器串联模型。
三、实验设备的特点
1. 本实验装置数据稳定,重现性好, 使用方便，安全可靠。
2. 本装置设备紧凑，功能齐全。
四、装置、流程及试剂
图2 停留时间分布装置图
反应器为有机玻璃制成的搅拌釜。
其有效容积为1000ml。
搅拌方式为叶轮搅拌。
流程中配有四个这样的搅拌釜。
示踪剂是通过一个电磁阀瞬时注入反应器。
示踪剂KCl 在不同时刻浓度c(t)的检测通过电导率仪完成。
图3 数据采集原理方框图
电导率仪的传感为铂电极，当含有KCl的水溶液通过安装在釜内液相出口处铂电极时，电导率仪将浓度c(t)转化为毫伏级的直流电压信号，该信号经放大器与A／D转机卡处理后，由模拟信号转换为数字信号。
该代表浓度c(t)的数字信号在微机内用预先输入的程序进行数据处理并计算出每釜平均停留时间和方差以及N后，由打印机输出。
五、实验步骤
1. 准备工作：
1) 在室温下，配KCl饱和溶液500ml ，取100 ml从釜中拆下电极头，然后把电极头分别插入KCl饱和溶液，把电导仪打到校正档调满刻度，进行电极校正，然后装好电
极。
2) 把料液槽中加满水，打开泵进口处阀门，关闭流量计阀门，检查各阀门开关状况，调整到适当的位置。
2.三釜串联实验
1) 将三釜串联的开关打开，大釜开关关闭，管式反应器开关关闭，将示踪剂加料的三
通阀调整到三釜的位置，打开泵回流开关。
2) 打开总电源开关，并打开泵开关，缓缓打开流量计调节阀，调到适当的流量位置（若
流量偏小可适当关闭泵回流阀）。
3) 缓缓调节各釜顶部放空阀，让水充满釜，打开搅拌开关，调节搅拌速率到适当位置。
4) 打开加示踪剂开关，以驱赶管路中的气体调整到恰好没有气泡混入釜中为最佳，关闭
加示踪剂开关，运行15min 。
5) 待系统稳定后，用注射器迅速注入示踪剂，在记录纸上作起始标记。
6)当记录仪上显示的浓度在2min 内觉察不到变化时，即认为终点己到。
3 实验结束
1) 实验完毕，关闭搅拌开关、泵开关，关上总电源开关，清洗示踪剂加料槽中的KCl
溶液，放出釜内液体（有必要的话活化电极）。
2) 可把三釜串联开关关闭，打开大釜开关，将示踪剂加料阀调到大釜位置按上述操作
进行大釜试验，其数据与小釜数据进行比较。
六、数据处理
序号 时间/s 电导率1/us·cm -1 c1(t)/mol·l -1 电导率2/us·cm -1 c2(t)/mol·l -1 电导率3/us·cm -1 c3(t)/mol·l -1 1
2
3 4
七、结果讨论
1. 将各个时刻所记录的电导率值，根据对应温度下的电导率和浓度关系：在25OC 时
461050.410396.7)(--⨯-⨯⨯=κt c ，计算出相应的c(t)值，并根据公式m
t Qc t E )()(=
计算出各个时刻对应的E(t)值。
2．以E(t)为纵坐标，t 为横坐标，标绘出E(t)~t 曲线。
3．根据∑∑===n i i
n i i
i t E t E t t 1
1
)()]([，计算t 值。
4．根据t t E t t E n
i i
n i i i t -=∑∑==11
22)9)(σ，计算2t σ的值。
5. 根据t t 22σσθ=
，计算2θσ值。
六．思考题
1．测定停留时间分布函数的方法有哪几种？本实验采用的是哪种方法？
2．停留时间分布函数与停留时间分布函数有哪些性质？二者有何关系？
3．模型参数N 与实验中反应釜的个数有何不同？为什么？
1．脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法。
本实验采用脉冲示踪法。
2．停留时间分布密度函数：在稳定连续流动系统中，同时进入反应器的N 个流体粒子中，
其停留时间为t ～t+dt 的那部分粒子占总粒子数N 的分率记作：(),()dN E t dt E t N =依此定
义()E t 函数具有归一化的性质：0() 1.0E t dt ∞=⎰
停留时间分布函数在稳定连续流动系统中，同时进入反应器的N 个流体粒子中，其停留时间小于t 的那部分粒子占总粒子数N 的分率记作：0(),()t
dN F t F t N =⎰ (),()E t F t 之间的关系
00()()t
t dN F t E t dt N ==⎰⎰
()()dF t E t dt = 以及 00(0)0;()() 1.0t F t F E t dt ∞=⇒==∞⇒∞==⎰
.3．模型参数N 的数值可检验理想流动反应器和度量非理想流动反应器的返混程度。
当实验测得模型参数N 值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全混流模型。
若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，用其模型参数N 值来定量表征返混程度。