化工专业实验：停留时间分布的测定
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)＝()()∑⎰∆=∞tt 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 222-=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。
实验二连续流动反应器停留时间分布测定
实验二连续流动反应器停留时间分布测定一、实验目的1.学会用示踪应答技术测定连续流动反应器内物料的停留时间分布。
2.学会用停留时间分布实验数据求F(t)，E（t）,t和值或0和的值。
3.学会用F(t),E(t),t和等数据判断实际反应器内流体的流刑，并分析改善实际反应器性能措施。
二、实验原理判断物料在反应器内的流动情况属于那一种类型，主要依靠物料在反应器里的停留时间分布函数。
同时停留时间分布函数也是对于物料在反应器内流动情况进行数学描述的方式。
根据停留时间分布函数的定义，在连续定常态流动体系中曾在体系停留了t-dt时间的流体，在出口流中所占的分率为E(t)dt,，而E(t)称为停留时间分布密度函数，其量纲随机变量（t）的函数。
按此定义：E(t)dt=()失踪器=()液体本实验采用脉冲一示踪法。
在均相连续流动的反应器内连续定常态通入流量为u（升/分）清水，当体系稳定后，瞬间加入一定量的示踪剂M0克（饱和的氯化钾溶液），同时每隔一定时间其电导率，并换成相应的出口物浓度C(g/t),即测在出口物料中示踪剂浓度c(t)随时间的变化用脉冲法由出口示踪剂浓度－时间曲线，可以找到该流动体系的停留时间分布函数E(t).示踪剂注入后，经过t→t+dt时间间隔从出口所流出的示踪占示踪总量（M0）的分率为：()示踪器==因示踪剂与物料在同一流动体系里所以()示踪器=()物料= E(t)dtE(t)= 或E(t)=式中：c(t1)—出口物浓度F0—物料的体积流量M0---示踪剂量计算平均停留时间：=方差：=－ 2计算单槽的空间时间te=VR/F0式中：VR－反应的体积F0－物料的体积流量三、实验装置图1－1均相反应器实验装置流程图1、2、储液瓶；3、泵；4、到顺闸；5、电磁阀；6、转子流量剂；7、搅拌电机；8、反应槽；9、管式反应器；10、电机；11、测样机；12、电导仪；13、记录仪四、操作步骤1、测单槽的E(t)曲线：（1）往单槽中装水到流出口位置，将反应槽不装满水，达到连续定常态流动后，将转子流量计调节其度数10L/h，开动搅拌器。
实验名称：连续均相反应器材停留时间分布的测定
式中：C(t)—示踪剂的出口浓度。
C o—示踪剂的入口浓度。
U—流体的流量Qλ—示踪剂的注入量。
由此可见，若采用阶跃示踪法，则测定出口示踪物浓度变化，即可得到F（t）函数；而采用脉冲示踪法，则测定出口示踪物浓度变化，就可得到E（t）函数。
三、实验装置和流程本实验采用脉冲示踪法分别测定三釜串联反应器的停留时间分布，测定是在不存在化学反应的情况下进行的。
实验流程见图1。
四、实验步骤测定三釜串联反应器的停留时间分布，按以下步骤操作：4.1打开高位槽（1）的上水阀，当高位槽出现溢流后打开各分阀及流量计（2）上的阀门，将流量调为20L/H，并使流量稳定；4.2打开搅拌器电源，慢速启动电机，将转速调至所需稳定值；4.3接通三台DDS—11A型电导率仪电源，并检查电极是否正常。
4.4检查数模转换器联线，接通电源。
若转换器显示值偏离零点较大，调节电导率仪的调零旋钮。
4.5启动计算机，在WindowsX桌面上双击图标启动本采集软件。
系统在采集前，先进行“系统整定”，正常后单击“测定操作”进入“实验记录”子窗体。
4.6用针筒在反应器的入口快速注入3mL1.7N的氯化钾溶液，同时单击“实验记录”子窗体上的“启动”按钮或按下功能键“F5”，此时由计算机实时采集数据/4.7待反应器浓度不再变化后，单击“停止”按钮或按下功能键“F9”以结束采集。
此时可由“视图”菜单选择显示分布函数和密度函数曲线。
按“保存”图标实验报告；单击“报告”按钮可浏览实验结果。
五、实验数据处理在一定的温度下，氯化钾水溶液的电导率×（微姆/厘米）或（毫姆/厘米）取决于它的浓度C，由实验可以确定电导率（或与之对应的数模转换器的毫伏数）—浓度的对应关系，因而测定溶液的电导率（或对应的毫伏数）就可求得浓度。
从我们实测的氯化钾水溶液（以自来水作为溶剂）的电导率（或对应的毫伏数）—浓度数据可以看出：当浓度很低时，在一定的温度下，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F（t）和E(t)时同样可用电导率（或对应的毫伏数）代替浓度进行计算。
测定停留时间分布实验报告
测定停留时间分布实验报告测定停留时间分布实验报告引言：在许多科学领域，测定物质停留时间分布是一项重要的实验技术。
这项技术的应用范围广泛，涵盖了化学、物理、生物等多个领域。
本实验旨在通过测定溶液中颗粒物质的停留时间分布，研究其在不同条件下的扩散特性，以及对溶液的影响。
实验方法：首先，我们准备了一定浓度的溶液，并加入了待测颗粒物质。
然后，将溶液置于一个容器中，并通过一定的实验装置进行搅拌。
在搅拌的过程中，我们使用一定的探测器对颗粒物质进行监测，并记录下其离开容器的时间。
实验过程中，我们改变了搅拌速度、溶液浓度和温度等条件，以观察这些因素对停留时间分布的影响。
实验结果：通过实验数据的收集和分析，我们得到了颗粒物质的停留时间分布曲线。
在不同条件下，停留时间分布曲线呈现出不同的形态。
在低浓度的溶液中，停留时间分布曲线呈现出较为均匀的分布，说明颗粒物质在溶液中的扩散速度较快。
而在高浓度的溶液中，停留时间分布曲线则呈现出明显的峰值和尾部，说明颗粒物质的扩散速度受到了溶液浓度的限制。
此外，我们还发现了搅拌速度和温度对停留时间分布的影响。
在较低的搅拌速度下，停留时间分布曲线呈现出较长的尾部，说明颗粒物质的扩散速度受到了搅拌速度的限制。
而在较高的温度下，停留时间分布曲线则呈现出较短的尾部，说明颗粒物质的扩散速度受到了温度的影响。
讨论与结论：通过本实验，我们得出了一些结论。
首先，颗粒物质在溶液中的停留时间分布受到多个因素的影响，包括溶液浓度、搅拌速度和温度等。
其次，不同条件下的停留时间分布曲线形态不同，这表明颗粒物质的扩散速度在不同条件下具有差异。
此外，本实验还存在一些限制。
首先，我们只考虑了颗粒物质在溶液中的停留时间分布，而未考虑其在其他介质中的情况。
其次，实验中的探测器可能存在一定的误差，这可能会对实验结果产生一定的影响。
在今后的研究中，我们可以进一步探索其他因素对停留时间分布的影响，比如溶液pH值、颗粒物质大小等。
实验十九 连续均相反应器停留时间分布的测定
实验十九连续均相反应器停留时间分布的测定1 实验目的本实验旨在通过测量连续均相反应器中溶液的进出时间，得到反应器的停留时间分布，并探究不同进料流速对停留时间分布的影响。
2 实验原理连续均相反应器是指反应物在气液、液液或固液两相混合后，在反应器内不断流动，实现反应的一种装置。
在连续均相反应器中，每个质点在反应器内的停留时间是不同的，因此停留时间分布是一个反应器的重要性能参数。
停留时间分布是指质点在反应器内停留时间的概率密度函数，它能反映反应器内的流动特性、物理化学变化。
在本实验中，设计的反应器为塔式反应器，研究单一液相在反应器中的停留时间分布。
反应器内的搅拌器不断搅拌反应液，以保持液体中浓度的均匀分布，使反应均匀进行。
反应器内自上向下分别放置了进料管口、液面计和出料口，通过测量进出管口的时间，可以测定连续均相反应器中质点的停留时间分布。
3 实验步骤3.1 实验器材塔式连续反应器、溶液储罐、液面计、蠕动泵、计时器。
1. 准备实验样品。
将20%的乙醇溶液稀释为5%分数的乙醇溶液，作为实验样品。
2. 设置实验参数。
设定不同的进料流速，包括1.0 mL/min、2.0 mL/min、3.0 mL/min、4.0 mL/min、5.0 mL/min。
3. 注入实验样品。
将实验样品注入液体储罐，设定蠕动泵的流速。
4. 记录出料时间。
在实验操作开始时，记录出料口的时间和液面计读数，随着溶液的流动，不断记录出料时间和液面计读数。
5. 重复实验。
重复同样的实验步骤，至少进行3次以上的实验。
4 实验结果4.1 停留时间分布曲线通过实验数据计算得出不同进料流速下的停留时间分布曲线，如图所示。
图中的横坐标为反应器内质点的停留时间，纵坐标为停留时间的概率密度函数。
根据图中的曲线可以看出，不同进料流速下，停留时间分布的峰值和分布范围都存在差异。
在进料流速较低（≤2.0 m L/min）时，停留时间分布的峰值较窄、分布范围较窄。
连续流动反应器停留时间分布实验
连续流动反应器停留时间分布实验连续流动反应器是常用于化工反应及生化领域的一种反应器类型。
在设计和优化连续流动反应器时，了解反应物在反应器内停留时间的分布非常重要。
停留时间分布可以影响反应的效率和产物的质量。
因此，对连续流动反应器的停留时间分布进行实验研究非常必要。
连续流动反应器停留时间分布实验的基本原理是在反应器中加入一个追踪物质，并测量其在反应器内的浓度随时间的变化。
这个追踪物质可以是一种稳定的成分，比如氧气，也可以是一种反应物的前体，比如溶解在反应物中的亚硝酸盐。
实验时，首先需要准备反应器和反应物。
将反应器的出口通过一次反应后直接进入仪器检测，仪器用来监测追踪物质的浓度随时间的变化。
随后，将追踪物质加入反应物中，并开始流动。
在流动过程中，仪器将不断测量反应器中追踪物质的浓度，并将结果表示为一组数据。
通过处理这组数据可以得到不同停留时间下追踪物质浓度的分布情况。
一般来说，停留时间越长，追踪物质浓度下降的越多。
因此，停留时间分布实验可以为连续流动反应器的设计和优化提供一些有用的信息。
关于实验过程中的一些需要注意的事项，首先需要保证实验的稳定性和准确性，不要让实验条件产生太大的变化。
其次，实验过程需要对诸如流速、温度、反应物浓度等参数进行控制和调整以保证实验的准确性。
最后，对实验结果的处理需要认真对待，确保数据的精确性和可靠性。
总之，连续流动反应器停留时间分布实验是一项非常重要的实验研究工作，可以为连续流动反应器的设计和优化提供必要的信息。
实验设计和实验过程需要认真对待，以确保实验结果的可靠性和准确性。
停留时间分布的实验报告
一、实验目的1. 理解停留时间分布的概念和意义；2. 掌握脉冲示踪法测定停留时间分布的方法；3. 分析不同反应器类型下的停留时间分布特点；4. 学会运用停留时间分布数据对反应器进行设计和优化。
二、实验原理停留时间分布（Residence Time Distribution，RTD）是指在一定时间内，反应器内物料停留时间与物料量的关系。
它反映了反应器内物料流动的均匀性和返混程度。
停留时间分布可以通过脉冲示踪法进行测定，即向反应器入口加入一定量的示踪剂，测量示踪剂在出口处的浓度随时间的变化，从而得到停留时间分布。
三、实验材料与设备1. 实验材料：示踪剂、反应器（管式、釜式、活塞管式、全混流反应器）、反应物；2. 实验设备：脉冲示踪仪、色谱仪、数据采集系统、流量计、计时器等。
四、实验步骤1. 实验前准备：将反应器清洗干净，并检查其密封性；准备好示踪剂、反应物等实验材料。
2. 反应器预热：开启反应器，通入反应物，预热至实验所需温度。
3. 脉冲示踪：使用脉冲示踪仪向反应器入口加入一定量的示踪剂，记录示踪剂加入时间。
4. 示踪剂浓度测量：使用色谱仪检测反应器出口处的示踪剂浓度，记录数据。
5. 数据处理：利用数据采集系统对示踪剂浓度随时间的变化数据进行处理，得到停留时间分布曲线。
6. 分析比较：分析不同反应器类型下的停留时间分布特点，如均相反应器、非均相反应器等。
五、实验结果与分析1. 停留时间分布曲线：实验得到了不同反应器类型下的停留时间分布曲线，如图1所示。
图1 不同反应器类型下的停留时间分布曲线2. 停留时间分布特点分析：（1）管式反应器：停留时间分布曲线呈现单峰分布，表明物料在反应器内流动较为均匀。
（2）釜式反应器：停留时间分布曲线呈现双峰分布，表明物料在反应器内存在返混现象。
（3）活塞管式反应器：停留时间分布曲线呈现多峰分布，表明物料在反应器内流动复杂，存在多个停留时间区间。
（4）全混流反应器：停留时间分布曲线呈现平坦分布，表明物料在反应器内流动均匀，无返混现象。
化工专业实验：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. 掌握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流体，在不影响主流体原有流动特性的情况下随之进入反应器。
与此同时，在反应器出口检测示踪剂浓度c(t)随时间的变化。
整个过程可以用图1形象地描述。
示踪剂加入示踪剂检测Ｑ∞Q(a) 脉冲输入法C Ct=0 t(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222/t t σσΘ=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。
停留时间分布的测定方法
停留时间分布的测定方法
停留时间分布的测定方法指的是通过实验或模拟等手段，获取某一系统中粒子(分子、离子等)停留时间的概率分布。
常用的测定方法包括：单粒子追踪技术、分子束法、瞬态反应技术等。
其中，单粒子追踪技术主要通过显微镜观察单个粒子在系统中的运动轨迹，然后对其停留时间进行统计和分析；分子束法则是利用高速分子束与靶物质碰撞时的反应特性，推导出停留时间分布；瞬态反应技术则是通过对系统进行脉冲或阶跃性质的扰动，观察其瞬态反应过程来测定停留时间分布。
这些方法在化学、物理、生物等领域中得到广泛应用，对于研究物质在不同条件下的运动规律和反应机制具有重要意义。
- 1 -。
串联反应器停留时间分布的测定实验报告
串联反应器停留时间分布的测定实验报告一、实验目的1. 掌握串联反应器停留时间分布的测定方法。
2. 了解停留时间分布的统计特性。
3. 分析串联反应器中流动特性的变化。
二、实验原理停留时间分布（Residence Time Distribution，简称RTD）是描述流体在反应器内流动特性的重要参数。
RTD描述了流体中各个组分在反应器内的停留时间，对于评估反应器的性能、优化操作条件以及改进工艺流程具有重要意义。
本实验采用脉冲响应法测定串联反应器的RTD。
在脉冲响应法中，向反应器内瞬时注入示踪剂，并记录出口处示踪剂的浓度变化。
通过分析出口浓度的变化，可以确定不同流动状态下反应器的RTD。
三、实验步骤1. 实验准备：准备好串联反应器、测量仪器（如质谱仪、色谱仪等）、示踪剂等。
检查并确认反应器的密封性良好，准备好实验记录表。
2. 实验操作：开启反应器，进行升温操作。
待温度稳定后，向反应器内注入示踪剂。
在反应器出口处采集样品，使用测量仪器分析样品中示踪剂的浓度。
3. 数据记录：详细记录出口处示踪剂的浓度变化数据，绘制浓度随时间变化的曲线。
4. 数据处理与分析：根据采集的数据，计算RTD的相关统计参数，如平均停留时间、方差等。
分析RTD的分布特性，以及不同流动状态下串联反应器的性能差异。
5. 实验结束：清理实验现场，关闭仪器和设备。
整理实验数据和报告。
四、实验结果与讨论1. 实验结果：根据实验数据，计算出串联反应器的RTD统计参数，如平均停留时间、方差等。
分析这些参数的变化趋势，可以了解串联反应器的流动特性和反应性能。
2. 结果讨论：分析实验结果，探讨串联反应器中流体的流动特性对RTD的影响。
比较不同操作条件下RTD的变化，讨论这些变化对反应效率的影响。
同时，也可以与理论模型进行比较，验证模型的准确性。
五、结论本实验通过测定串联反应器的RTD，分析了不同流动状态下反应器的性能差异。
实验结果表明，串联反应器的RTD受到多种因素的影响，如流体的流动特性、反应器的结构等。
连续均相反应器停留时间分布的测定实验报告
连续均相反应器停留时间分布的测定实验报告1. 引言大家好，今天我们来聊聊一个看似复杂，但其实满是乐趣的话题——连续均相反应器的停留时间分布。
这听起来有点拗口，是吧？但其实就是在研究反应物在反应器里待多久，简单点说，就是“反应物的旅行时间”。
想象一下，你在高铁上，车窗外的风景飞速后退，而你在车上坐着，想着要去哪里。
反应物在反应器里的旅程，差不多也是这个意思。
反应器的种类可多了，有批量的，也有连续的。
今天我们重点聊的是连续反应器，它就像一条不停流动的河流，反应物在水流中游来游去，随时都有新鲜的“食材”加入。
这种设备在化工行业中可谓是“当红炸子鸡”，因为它能提高效率，减少时间浪费。
哎呀，谁不喜欢事半功倍呢？2. 实验目的2.1 理解停留时间分布我们的实验目的是测定反应物在反应器中的停留时间分布。
简单来说，就是看它们在这里呆了多长时间。
停留时间分布不仅能告诉我们反应器的性能，还能帮助我们理解反应的进程，这就像在研究一场比赛，谁跑得快，谁落后了，都能一目了然。
2.2 提高反应效率通过这次实验，我们希望能够找到提高反应效率的方法。
换句话说，就是让反应物们更好地利用这段“假期”，别白白浪费了时间。
每一秒钟都能产生能量，谁不想把自己的假期玩得尽兴呢？3. 实验步骤3.1 准备工作在正式开始之前，咱们得先准备好一切材料。
这包括反应器、流体、一些测量工具，还有最重要的人——就是我们这些“小白鼠”。
在这之前，先来一杯咖啡，保持头脑清醒，毕竟反应可不能慢半拍。
接下来，我们要把流体注入反应器中，这就像给反应器加油。
流体的流速得调到合适的水平，太快就像坐过山车，太慢则显得有些拖沓，关键在于把握好这个“度”。
然后就可以开始观察流体在反应器中的运动轨迹，记录下每一次的停留时间。
3.2 数据记录与分析观察的过程可真是眼花缭乱，流体在反应器中来来回回，像极了追赶梦想的小年轻。
每当流体通过特定的检测点，我们就记录下它的到达时间和离开时间。
停留时间分布的试验测定
5.2 停留时间分布的实验测定
5.2.1 一般方法介绍
常见的示踪响应法包括：脉冲、阶跃和周期方法等等。
图 5.2 示踪剂输入法
5.2.2 脉冲法
图 5.5 脉冲法测定停留时间分布
如上图所示，对示踪剂作物料衡算 ，得到：
m 为总的示踪剂注入量，可以通过反应器出口示踪剂流出量的积分求得，即
这样最后得到： 注意：脉冲法直接得到E(t)函数。
()()
QC t dt E t dt
m =()0m QC t dt
∞
=⎰()()()
()0QC t C t E t m C t dt
∞
==⎰
阶跃法有升跃法和降跃法之分，升跃法如下图所示。
可以得到停留时间分布函数，即
注意：阶跃法直接得到F(t)函数。
5.2.3 阶跃法
()()()()()C t QC t F t C QC ⎡⎤
==
⎢⎥∞∞⎣⎦
5.2.4示踪剂的选择
⏹选择示踪剂时，应该注意保证以下几点原则：
⏹不与研究的流体发生化学反应；
⏹易溶于流体中；
⏹其浓度低时容易检测；
⏹其浓度与待检测的物理量成线性关系；
⏹对于多相系统，示踪剂不发生从一个相到另一个相的转移（即不挥发到另一相或不被另一相吸等）。
停留时间分布实验报告
一、实验目的1. 理解停留时间分布的概念及其在反应器设计、操作和优化中的重要性。
2. 掌握脉冲示踪法测定停留时间分布的方法。
3. 学会分析停留时间分布函数和分布密度函数，并计算其数学特征。
二、实验原理停留时间分布是指物料在反应器内停留时间的概率分布，可用分布函数F(t)和分布密度函数E(t)来描述。
F(t)表示从反应器入口到出口所需时间小于或等于t的物料占总物料的比例，而E(t)表示在时间t内流出的物料占全部流物的比例。
实验中，我们采用脉冲示踪法测定停留时间分布。
该方法通过向反应器内注入一定量的示踪剂，记录示踪剂浓度随时间的变化，从而获得物料在反应器内的停留时间分布。
三、实验设备与材料1. 反应器：管式反应器、釜式反应器2. 示踪剂：荧光素钠3. 测量仪器：紫外-可见分光光度计、蠕动泵、计时器4. 试剂：NaOH溶液、蒸馏水四、实验步骤1. 将荧光素钠溶解于蒸馏水中，配制成一定浓度的示踪剂溶液。
2. 将示踪剂溶液注入反应器入口，开启反应器，记录示踪剂浓度随时间的变化。
3. 利用紫外-可见分光光度计测定示踪剂浓度，计算不同时间点的浓度值。
4. 绘制示踪剂浓度随时间变化的曲线，分析停留时间分布。
五、实验结果与分析1. 分布函数F(t)：根据实验数据，绘制F(t)曲线。
从曲线可以看出，管式反应器的F(t)曲线呈单峰分布，釜式反应器的F(t)曲线呈双峰分布。
这表明管式反应器内物料停留时间分布较为均匀，而釜式反应器内物料停留时间分布存在较大的差异。
2. 分布密度函数E(t)：根据实验数据，绘制E(t)曲线。
从曲线可以看出，管式反应器的E(t)曲线呈单峰分布，釜式反应器的E(t)曲线呈双峰分布。
这进一步证实了管式反应器内物料停留时间分布较为均匀，而釜式反应器内物料停留时间分布存在较大的差异。
3. 数学特征：计算平均停留时间、方差等数学特征。
管式反应器的平均停留时间较短，方差较小；釜式反应器的平均停留时间较长，方差较大。
连续流动反应器停留时间分布的测定
连续流动反应器停留时间分布的测定
连续流动反应器停留时间分布的测定是通过实验得到的一种表示在反应器内流体停留时间的概率分布。
这一分布能够帮助我们了解反应器内流体混合程度和反应速率的变化情况。
测定连续流动反应器停留时间分布的方法有多种，其中一种常用的方法是通过稀释染色法。
该方法首先将某种可与流体相互作用的染料溶液加入反应器中，然后根据染料在反应过程中的浓度变化来计算停留时间分布。
具体步骤如下：
1. 准备好含有染料的稀溶液，并将其加入反应器中。
确保染料能够与反应物相互作用，并且不会改变反应速率。
2. 开始实验，记录染料浓度随时间的变化。
通常，可以在反应剂进入反应器前和离开反应器后的样品中测量染料浓度。
3. 根据染料浓度变化的数据，使用适当的数学模型来计算出反应器内流体停留时间的概率分布。
常用的模型包括离散、连续和混合模型等。
4. 进行数据处理，得到停留时间分布的结果。
通常使用直方图、累积分布函数等统计方法对数据进行分析。
根据测定的结果，可以得到反应器内流体的平均停留时间、峰值停留时间以及停留时间的分布范围等信息。
这些信息对于优化反应器设计、选择适当的反应条件以及提高反应效率都具有重要意义。
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。
停留时间分布测定实验报告
停留时间分布测定实验报告引言停留时间分布是指对一个地点或者事件停留的时间进行统计和分析，是人们研究行为模式和空间分布的重要方法之一。
本实验旨在测定停留时间的分布情况，通过实验数据的采集和分析，探讨停留时间的规律性和影响因素，为相关领域的研究提供参考和基础数据。
实验设计实验目的1.测定停留时间的分布情况。
2.研究停留时间与性别、年龄、出行方式等变量的关系。
3.分析停留时间分布的规律性和影响因素。
实验步骤1.针对选定的目标区域进行调研和确定实验时间段。
2.制定停留时间的测定方法和采样方式。
3.随机选取样本对象进行数据采集。
4.对采集到的停留时间数据进行整理和统计。
5.进行数据分析和结果展示。
实验结果样本描述在本实验中，共选择了100名随机样本对象，其中男性50人，女性50人。
样本年龄从18岁到50岁不等，其中18-25岁的占40%，26-35岁的占30%，36-50岁的占30%。
样本对象的出行方式主要有步行、自行车、公共交通工具等。
停留时间分布以下是对样本对象在目标区域停留时间进行统计和分析的结果：1.平均停留时间：根据样本数据计算得出，平均停留时间为2小时。
2.最长停留时间：在样本中，最长的停留时间为4小时。
3.最短停留时间：在样本中，最短的停留时间为30分钟。
停留时间与性别的关系针对男性和女性两个性别进行停留时间的分布分析，得出以下结论：1.平均停留时间：男性平均停留时间为2.5小时，女性平均停留时间为1.5小时。
2.停留时间分布图：男性停留时间主要集中在2-3小时，而女性停留时间则主要集中在1-2小时。
停留时间与年龄的关系针对不同年龄段进行停留时间的分布分析，得出以下结论：1.平均停留时间：18-25岁年龄段的平均停留时间为2小时，26-35岁年龄段的平均停留时间为1.5小时，36-50岁年龄段的平均停留时间为2.5小时。
2.停留时间分布图：不同年龄段的停留时间分布存在一定差异，但都集中在2小时内。
【精品】停留时间分布实验测定
【精品】停留时间分布实验测定一、实验目的1、了解粒子在气流中的行为规律。
2、掌握测定气流停留时间的方法。
二、实验原理在气流中，由于空气的粘滞力和空气对粒子的阻力，粒子的运动轨迹奇异而复杂，无法进行详细的分析和计算。
因此，实验测定粒子在气流中的停留时间分布是了解颗粒在气体中的运动规律的有效方法。
停留时间 T 是指在气流中，颗粒从进口进入后到出口流出所需的时间。
在气力输送系统和气力输送装置中，流体在复杂的管道系统和设备内部进行流动和振荡，颗粒与流体发生相互作用和转换。
因此，颗粒在输送过程中的平均停留时间往往比颗粒在简单的水平风道中的运动时间要长得多。
在气流中，颗粒的停留时间分布由各个条件下的停留时间频率的加权平均值得出。
在实验中，通过在同一条件下多次测试，然后求出各停留时间频率的平均值得出颗粒的停留时间分布。
三、实验设备实验中，需要用到以下实验设备：1、气力输送系统。
3、颗粒标记剂。
4、颗粒收集器及识别装置。
5、停留时间分布曲线测定仪。
四、实验步骤3、经过一定时间后，启动颗粒收集器及识别装置，收集颗粒并记录停留时间。
4、根据记录的数据，制作颗粒停留时间分布曲线，并进行分析。
五、实验注意事项1、实验时应保持气力输送系统的稳定性，尽量保持恒定。
2、颗粒标记剂不能影响气流的稳定性。
3、实验时应注意安全，注意操作规范。
4、实验设备应正常运行，确保实验结果的正确性。
六、实验结果分析在实验中，通过测定气流中颗粒的停留时间，得出了颗粒的停留时间分布曲线。
通过对数据的分析和统计，可以得出颗粒在气流中的停留时间分布情况。
停留时间分布曲线的形状和斜率可以反映出颗粒在气流中的运动状态和物理特性。
因此，停留时间分布曲线是了解气力输送系统和装置中颗粒输送行为规律的重要工具。
七、实验总结通过本次实验，我们了解了颗粒在气流中的运动规律，并掌握了测定气流停留时间的方法。
同时，我们也熟悉了停留时间分布的概念和测定方法。
通过实验结果的分析，我们更加深入地了解了颗粒在气流中的运动状态和物理特性，为我们掌握和应用气力输送系统和装置提供了基础和支持。
停留时间分布实验测定
在稳定连续流动系统中，同时进入的N个流 体微元中，其中停留时间介于t→t+dt的流体 微元占的分率，为E(t)dt
3.3 F(t)和E(t)的关系
t
F (t)E (t)dt 0
或 者E(t)=dF(t) dt
6
3.4 E(t),F(t)函数特征
E(t)
F(t)
1
t
F(t)
特点：⑴t→∞ E(t)→0
t
E(t) 1 et平均 t平均
σ2=1
t
t
F(t) 1et平均
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六. 非理想流动模型
6.1 多级混合模型：器中返混与多釜串联相当
2 1 N
6.2 轴向扩散模型：器中返混与分子扩散相当
返混较小： 2 2(Ez )2( 1 )
uL
Pe
返混较大： 2 P2eP2e2(1ePe)
11
七. 停留时间分布测定方法
t C(0)：示踪剂浓度
F (t) C (t) C (0)
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八. 脉冲示踪法测量停留时间分布 应注意的问题
流量稳定 示踪剂取量准确，并尽快一次注入 仪器正确使用，注意校正温度和电极常数
14
九.操作步骤：
1）开启高位槽上的水阀，当高位槽出现溢 流后打开各流量计待流量稳定。
2）调节搅拌转速（1格左右） 3）校正温度，校正电极常数 4）打开电脑桌面上的RTD软件，输入名字
17
σ2=0 平推流，无返混 σ2=1 全混流，返混最大 0<σ2<1 非理想流动
4
三. 停留时间分布函数
流体微元在反应器中的停留时间的分布是一个随机 过程，对于随机过程可藉用两种概率分布来描述流 体在系统中的停留时间分布 3.2 停留时间分布密度函数E(t)
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。
停留时间分布综合实验--化工1001班第四小组
停留时间分布综合实验报告]指导老师：刘秀军实验成员：王刚罗丹叶佳义王凯王静邓超超实验地点：实训中心D310试验时间：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 E(t)和停留时间分布函数 F(t)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 E(t)，利用其对 应关系也可以求出 F(t)来。
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)有归一化性质：⎰∞=00.1)(dt t E (1)E(t)可以用其他量表示为()()/()(0t c M Q t E ⋅= (2) 其中：Q 0主流体体积流量，M 为示踪物量，c(t)为t 时刻流出的示踪剂浓度。
对停留时间分布密度函数E(t)有两个重要概念，数学期望_t 和方差2t σ，它们分别定义为E(t)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)()( (3)211221122t t ct ct t t )t (E t )t (E tNi iAiNi iAii N i iiNi ii it -∆∆=-∆∆=σ∑∑∑∑==== (4) 式中△t i 是两次取样时间，若等时间间隔取样，2112211t cct cct t Ni AiNi Aii t Ni AiNi Aii -==∑∑∑∑====-σ (5)对恒容稳定流动系统有：τ==-v V t R(6)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= (7)}222τσσθt = (8)对全混流12=θσ，对活塞流02=θσ，对一般情况102<<θσ。
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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. 掌握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流体，在不影响主流体原有流动特性的情况下随之进入反应器。
与此同时，在反应器出口检测示踪剂浓度c(t)随时间的变化。
整个过程可以用图1形象地描述。
示踪剂加入示踪剂检测
Ｑ∞Q
(a) 脉冲输入法
C C
t=0 t
(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22
2/t t σσΘ=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。
21N
σΘ= （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。
示踪剂是通过一个注射器瞬时注入反应器。
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
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）。
六、数据处理
序号时间/s 电导率σ1/μs·cm -1 c1(t)/mol·l -1 电导率σ2/μs ·cm -1 c2(t)/mol·l -1 电导率σ3/us·cm -1 c3(t)/mol·l -1 1 2
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25 o C 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221
1()()n i
i i t n
i
i E t t t E t σ===-∑∑，计算2t σ的值。
5. 根据t t 22σσθ=
，计算2
θσ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．停留时间分布密度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？。