南大化工反应器停留时间分布测定实验

反应器停留时间分布测定实验
一．实验目的
1．熟悉多釜串联反应装置的结构、特点和工作原理；
2．掌握一种测定停留时间分布的实验技术。

二．实验原理
停留时间分布函数E(t)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E(t)dt 。

根据定义E(t)可以用其它量表示为
E(t)＝q vi C(t)/M 0
如果直接用电导率κ表示，则有 E(t)＝q vi C(t)/M 0 =0
)(κκ-t t 对第二釜和第三釜来说，则有E(t)＝
()()∑⎰∆=∞t
t t dt t t κκκκ)()(0 其中：q vi —主流体体积流量
M 0—示踪物量
C(t)—t 时刻流出的示踪物浓度
κ（t ）—t 时刻d 电导率。

可用电导率数据计算，数学期望也就是平均停留时间 ∑∑∑∑∑∑==∆∆=-
)()()()()()(t t t t c t tc t t c t t tc t κκ 以及 方差 --=∑∑222)()(t t t t t κκσ
或 22
2-=t t σσθ
多釜串联模型中的串联釜数N 与实验数据处理得到的2t σ的关系为
2t σ=N t -2
三．实验装置及流程
1-水箱;2-水泵;3-转子流量计;4-电磁阀;5-KCL 罐;6,7,8,9,10,.11-截止阀;12-搅拌电机;13-电导电极;14-溢流口;15-管式反应器;16-釜式反应器
四．实验方法及步骤
准备工作
(1)将饱和KCL 液体注入标有KCL 的储瓶内。

(2)连接好入水管线，打开自来水阀门，使管路充满水。

(3)检查电极导线连接是否正确。

操作步骤
(1)打开进水阀，慢慢打开进水转子流量计的阀门(注意!初次通水必须排净管路中的所有气泡，特别是死角处)。

调节水流量维持在20-30升/时之间某值，直至各釜充满水，并能正常地从最后一级流出。

(2)分别开启釜1、釜2、釜3、搅拌马达开关，搅拌程度在200转。

开启电磁阀开关和电导仪总开关，按电导率仪使用说明书分别调节“调零”、调温度和电极常数等。

调整完毕，备用。

(电导仪的使用方法见该仪器使用说明书)
(3)开启计算机电源，按计算机提示要求操作。

(4)按下“趋势图”按钮，调节“实验周期”、“阀开时间”，使显示值为实验所需值(推荐实验周期25---30分钟，阀开时间1—3秒，按下开始按钮，开始采集数据。

(5)待测试结束，按下“结束”按钮后，按下“保存数据”按钮保存数据文件。

停车
(1)实验完毕，将实验柜上三通阀转至“H20”位置，将程序中“阀开时间”调到20秒左右，按“开始”按钮，冲洗电磁阀及管路。

反复三、四次。

(2)关闭各水阀门。

电源开关，打开釜底排水阀，将水排空。

(3)退出实验程序，关闭计算机。

五．实验数据处理
平均停留时间
∑∑∑∑∑∑==∆∆=-)
()()()()()(t t t t c t tc t t c t t tc t κκ 方差 --=
∑∑222)()(t t t t t κκσ 2
22
24.14629711==-t t σσθ 串联釜数 N=
22t t σ-
结果在下表中
六．实验讨论
1.研究反应器停留时间分布的目的是度量物料的返混程度，从而对非理想流体的反应进行计算；
2.示踪剂的加入和存在应不影响原有物料的流动，她也不参加反应，而且容易被测定；
3.串联级数N的大小是表示非理想流通流动偏离理想流动模型程度的标志，常常并不表示它的实际釜数，可以使非整数；。