实验一 流化床反应器的特性测定..
实验一流化床反应器的特性测定
一、实验目的
流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒
剧烈地上下翻动。这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和，避免了固定床反应器中的“热点”现象，床层温度分布均匀。然而，床层流化状态与气泡现象对反应影响很大，尽管有气泡模型与两相模型的建立，但设计中仍以经验方法为主。本实验旨在观察和分析流化床的操作状态，目的如下：
1、观察流化床反应器中的流态化过程。
2、掌握流化床压降的测定并绘制压降与气速的关系图。
3、计算临界流化速度及最大流化速度，并与实验结果作比较。
二、实验原理
与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和
输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。流化床存在的局限性：①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失。
（1）流态化现象
气体通过颗粒床层的压降与气速的关系如图4-1所示。当流体流速很小时，固体颗
粒在床层中固定不动。在双对数坐标纸上床层压降与流速成正比，如图AB段所示。此时为固定床阶段。当气速略大于B点之后，因为颗粒变为疏松状态排列而使压降略有下降。
图1-1 气体流化床的实际ΔP -u关系图
该点以后流体速度继续增加，床层压降保持不变，床层高度逐渐增加，固体颗粒悬
浮在流体中，并随气体运动而上下翻滚，此为流化床阶段，称为流态化现象。开始流化
的最小气速称为临界流化速度u mf 。
当流体速率更高时，如超过图中的E点时。整个床层将被流体所带走，颗粒在流体中形成悬浮状态的稀相，并与流体一起从床层吹出，床层处于气流输送阶段。E点之后正常的流化状态被破坏，压降迅速降低，与E点相应的流速称为最大流化速度u t 。
（2）临界流化速度
临界流化速度可以通过ΔP与u关系进行测定，也可以用公式计算。常用的经验计算式有：
在条件满足的情况下，常通过实验直接测定颗
粒的临界流化速度。
（3）最大流化速度
最大流化速度u t亦称颗粒带出速度，理论上应等于颗粒的沉降速度。按不同情况可用下式计算：
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其中：
临界流化速度，—；最大流化速度，
—
；流体粘度，—；颗粒密度，—
；流体密度，—颗粒当量直径，—
smusmu
smkgmkg
mkgmd
ud
mft
S
gp
gtp
p
/ /
/
/
Re
13
3
⊕⊕
=
μρ
ρ
μ
ρ
三、实验装置及流程
流化床特性测试实验实物图和示意流程见图1-2和1-3。
图1-3 流化床反应器特性测试流程图
实验用的固体物料是不同粒度的石英砂，气体用空气。
由空气压缩机来的空气经稳压阀稳压后，由转子流量计调节计量，随后可通入装有
石英砂固体颗粒的流化床反应器。气体经分布板吹入床层，从反应器上部引出后放空。
由于出口与大气相通，床层压力降可通过进口压力表测得。
流化床反应器的主要技术指标：
气体流量：0～4L/min（空气）；最高操作压力：0～0.16MPa；催化剂填装量：10～
30ml；反应段：Φ25×2.5mm，长450mm；扩大段：φ76×3 mm，长180mm；总长630mm；
四、实验步骤及方法
1、打开空压机，稳压后调节空气流量，测定空管时压力降与流速关系以作比较。
2、关闭气源，小心卸下玻璃流化床反应器，装入己筛分的一定粒度石英砂，检漏。
3、通入气体，在不同气速下观察玻璃流化床反应器中流化现象，测定不同气速下床层
高度与压降值。
87
4
TCI
TCI-控温热电偶；TI-测温热电偶；PI-压力计;K-调节阀；V－三通阀；W－球阀；L－六通阀
1、1'-气体钢瓶；
2、2'-钢瓶减压阀；3-稳压阀；4-转子流量计;5、5'-干燥器；6-取样器；7-预热炉；
8-预热器；9 -反应炉；10-流化床反应器；11 -冷凝器;12-气液分离器；13-湿式流量计; 14-加料罐；15-液体泵；16－缓冲罐；17－玻璃流化床
PI
5
12
13
15
1 1'
2 2'
4
5
11
TCI
TI
PI
10
TCI
TCI
9
K K
V
V
16
14
17
W
L
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4、改变石英砂粒度重复实验。
5、实验结束关闭气源。
五、实验数据处理
1、记录不同条件下的压降ΔP与气体流量的变化值，在双对数坐标纸上进行标绘；
2、确定相应的临界流化速度与最大流化速度；
3、按实验条件计算临界流化速度与最大流化速度；注意：最大流化速度u t不能直接算出，需假定Re p范围后试算，再校核Re p是否适用。
六、结果与讨论
1、分析讨论流态化过程所观察的现象，与理论分析作比较；
2、分析影响临界流化速度与最大流化速度的因素有哪些，归纳实验得到的结论；
3、比较理论计算值与实验值，并作误差分析；
七、思考题（任选两题）
1、气体通过颗粒床层有哪几种操作状态？如何划分？
2、流化床中有哪些不正常流化现象？各与什么因素有关？
3、流化床反应器对固体颗粒有什么要求？为什么？
实验二甲醇脱水制备清洁能源——二甲醚
一、实验目的
1、掌握内循环无梯度反应器、气相色谱仪的工作原理、工艺结构与操作过程；
2、了解甲醇气相脱水法制二甲醚的基本原理和基本工艺。
3、了解反应产物定性、定量的分析的方法，学会实验数据处理的方法。
二、实验原理
二甲醚(DME)，又称木醚，甲醚，分子量46.069，是一种无毒、无味、环境友好的化合物。DME的性质和液化石油气（LPG）十分相近，在贮存、运输、使用上比LPG
安全，燃烧性能好，无残液，不析炭，是一种洁净的民用燃料；二甲醚还可用作汽车燃Minnan Normal University Wu Wen-bing
料，其辛烷值比柴油高，尾气不需要催化转化处理，能满足汽车超低排放尾气标准的要求。因此近几年提出把DME作为环境友好的燃料，得到了极大的关注。二甲醚的生产
方法包括两步法和一步法，其中甲醇脱水制二甲醚属两步法，该法是从传统的浓硫酸甲
醇脱水法的基础上发展起来的。其基本原理是在催化反应器中将甲醇蒸汽通过固体酸性
催化剂（氧化铝、分子筛、结晶硅酸铝等），发生非均相反应，脱水生成二甲醚，脱水
后混合物还需进行分离提纯。工艺流程如图1-1：
图1-1 气相甲醇脱水法工艺流程
美国Mobil公司1965年用气相脱水
法生产二甲醚，就获得了80%的转化
率和98%
的选择性。日本三井东亚化学公司获得了74.2%的转化率和99%的选择性
[28]
。该法以精
甲醇为原料，脱水反应副产物少，
三废少，操作容易，易获得高纯度
的二甲醚产品（可
达99.9%）。
甲醇脱水制二甲醚反应机理主要取决于其活性中心位，基于此，国内外许多研究学者提出了不同的观点，主要有双活性中心、弱酸中心和强酸中心三种。
三、实验材料与装置
1、主要原料与试剂
甲醇（≥99.5%）；催化剂（NKC-2，硅铝比15）；色谱用高纯氢（≥99.999％）
催化剂置于1M的H3PO4溶液中，在50℃下浸渍120min，在80℃下浸渍
180min，在120℃下干燥10h，然后在马弗炉中于550℃焙烧24h。
2、实验装置与流程
本实验采用常压内循环无梯度反应器，实物图和示意流程见图1-2和1-3。
甲醇换热
反应
分离提纯二甲醚
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图1-2 内循环无梯度反应器实物图
9
16
TI
TCI
7
8
10
TCI-控温;TI-测温；PI-压力计;V-截止阀；K-调节阀；J-三通阀；
1-氮气；2－稳压阀；3-干燥器；4-过滤器；5-质量流量计；6-缓冲器；
7－预热器；8-预热炉；9-反应器；10-反应炉；11-马达;
12-六通阀;13-冷阱；14-保温瓶;15-湿式流量计；16-加料泵
11
1
V
TCI
2
4
5
K
3
15
13
14
色谱系统
12
V
V
图1-3甲醇内循环无梯度脱水反应流程
图
3、色谱分析方法
SP-1000气相色谱仪（北京北分瑞利分析仪器公司），GDX-401色谱填充柱（φ
3mm×3m，最高使用温度250℃），以氢气为载气。色谱条件：柱温100℃，进样器120℃，热导池检测器，检测器温度120℃，热丝温度140℃，载气流速20mL/min。
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四、实验步骤及方法
（1）称取约4g催化剂(称准至1 mg)，装入反应器中，系统试漏。打开搅拌系统冷却水（实验过程中，务必保证冷却水通畅，若停水，应立即停止搅拌，停止实验），启动反应装置总电源，开各温度电源和搅拌系统电源。开启反应装置软件。
（2）设定反应装置温度，包括：设定反应控温为235～310℃（对应的反应测温约为160～
220 ℃，具体可参考测温与控温关系表）（这里的反应测温即为催化剂中心的反应温度，由控温来
调节。由于控温为加热温度，传给反应物料的过程中存在热损失，导致测温值偏离控温值较大。实验过程
中，通过测温与控温的关系表给定控温初设值，观察反应温升情况，给予调整。目的是保证反应测温值在
预定的反应温度上，偏差尽量控制在±2℃）。设定预热温度为120℃，保温系统温度为140℃，
阀箱温度为120℃。搅拌速度设定为1500r/min。温度设定建议在反应装置软件上完成。
测温与控温的关系表（仅供参考，实验中会有偏差）
控温℃ 235 245 285 288 300
测温℃ 160 170 200 210 215
（3）微量泵的运行准备工作：将微量泵进料管浸于原料液中（实验过程中泵进料管的白
色吸附头要保证完全浸没于液面以下），旋松中间吸液口，用针筒将原料液吸出排气，旋紧中
间吸液口。打开泵电源，设定值调为0.5mL/min，三通阀旋向“排空”位置，将原料瓶
移至排空口，按“Run/Stop”，启动泵抽液，直到排空口出现连续均匀液滴时。先按
“Run/Stop”，停泵，再将三通阀旋向“反应器”位置，此时泵的运行准备工作完毕。（4）气相色谱操作：通载气、开总电源、温度达设定值、开检测器、色谱基线。通色
谱载气，启动气相色谱仪，设定柱箱、汽化室和检测器温度为100℃、120℃、120℃，
色谱温度稳定后，设定热丝温度为140℃。打开色谱工作站和反应装置软件，色谱基线
平稳后方可对产物进行检测。
（5）检查色谱六通阀处于取样位置。在冷阱中添加冰水混合物（冰块自制）。
（6）反应测温值升至给定值后（约需1小时），确定反应装置温度和色谱均达到稳定，
可调整微量泵设定值为相应实验流量值（mL/min）。按“Run/Stop”，启动泵，反应液进入反应器，开始反应，计时。
（7）待反应约20 min后进行色谱在线分析，要进行多次分析，直至同一条件下色谱分
析值达到稳定。在线分析操作：将六通阀旋向进样状态，同时按色谱软件中“采集”，
进行色谱分析；10 s后，样品已全部从六通阀流入色谱，可旋回取样状态，待测下一组
样品。列表记录实验中不变参数：催化剂质量、阀温、预热温度、转速、色谱条件等；
变化参数：记录序号、记录时间(min)、进料流量(mL/min)、反应测温、反应控温、色谱Minnan Normal University Wu Wen-bing
结果（样品组成、组分峰面积、组分浓度(wt%)）、湿式流量计始末值、冷阱内冷凝液总
量(g)等。
（8）改变条件，同样稳定20min后进行色谱在线分析。考察温度和进料流量对该反应行
为（甲醇转化率、反应速率）的影响关系。设定反应温度变化范围160～220 ℃, 以10
~20℃为间隔；反应流量变化范围为0.05～0.5 mL/ min，以0.05 ~0.1mL/min为间隔，重
复本实验步骤进行考察。每个条件均应记录以上各参数值。
（9）按微量泵“Run/Stop”，停止进料，关泵电源。将搅拌速度设为0，反应装置各温
度设为室温以下（通常为20℃），关闭装置各温度电源。关掉搅拌系统冷却水和反应装
置总电源。同时进行气相色谱仪关闭操作：关检测器、温度达室温值、关总电源、关载气。首先将检测器热丝温度设定为30℃，将柱温、汽化室温度和检测器温度降至40℃，
关闭色谱仪总电源，关载气总阀和减压阀。结束实验，将原料液和回收液封存，以免污
染环境。断电清洁实验设备。
另注：实验过程中要保证通有搅拌系统通有冷却水。
每隔20min记录反应测温与控温，并绘制关系曲线。
每隔40min检查冷阱内冷凝液液面是否升至出气口，应及时排液称量，回收。
冰水混合物应及时更换，建议每隔2h换一次，以免影响冷凝效果。
每次实验可由两组成员进行，实验流程介绍两组需同时到场，每组改变2个流量，
数据可共用。交接至少提前半小时，除就餐时间，各组全体成员必须分工观测实验数据。
五、实验数据处理
反应速率计算式：]
)(
)(
1100
⊕⊕
= hgmol
W
ccV
r
AfA
A
式中V0为反应物体积，c A0为反应物进口浓度，c Af为反应物出口浓度，W为催化剂质量。
因而只要获得原料流量与反应物进出口的浓度，便可得到某点条件下的宏观反应速率实验值。进一步按一定的设计方法规划实验条件，改变反应条件如温度、浓度等进行实验，再利用合适的数据处理方法，便可获得宏观反应速率方程，这就是宏观动力学研究，此处不作详述。
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宏观速率测试实验数据记录表(仅供参考)
室温：大气压：催化剂量：转速：……
反应物组成项
目
序
号
反应
控温
(℃)
……
温度
(℃)
测温
(℃)
进料流量
mL/min
出料
液体
量g
出料
气体
量L
二甲醚
mol%
水
mol%
甲醇
mol%
1
2
六结果与讨论
1、反应过程中测温与控温的变化情况
2、不同反应条件（温度、流量等）的影响
3、不同反应条件下反应速率的变化规律
4、对本实验有何建议
七、思考题（选二）
1、本征动力学与宏观动力学有何区别？
2、无梯度反应器属于微分反应器还是积分反应器？为什么？
3、反应速度的影响因素有哪些？
4、实验结束后，为何要将各温度设定在室温以下？
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实验一 流化床反应器的特性测定
实验一流化床反应器的特性测定 一、实验目的 流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒 剧烈地上下翻动。这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和，避免了固定床反应器中的“热点”现象，床层温度分布均匀。然而，床层流化状态与气泡现象对反应影响很大，尽管有气泡模型与两相模型的建立，但设计中仍以经验方法为主。本实验旨在观察和分析流化床的操作状态，目的如下： 1、观察流化床反应器中的流态化过程。 2、掌握流化床压降的测定并绘制压降与气速的关系图。 3、计算临界流化速度及最大流化速度，并与实验结果作比较。 二、实验原理 与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和 输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。流化床存在的局限性：①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失。 （1）流态化现象 气体通过颗粒床层的压降与气速的关系如图4-1所示。当流体流速很小时，固体颗 粒在床层中固定不动。在双对数坐标纸上床层压降与流速成正比，如图AB段所示。此时为固定床阶段。当气速略大于B点之后，因为颗粒变为疏松状态排列而使压降略有下降。 图1-1 气体流化床的实际ΔP -u关系图 该点以后流体速度继续增加，床层压降保持不变，床层高度逐渐增加，固体颗粒悬 浮在流体中，并随气体运动而上下翻滚，此为流化床阶段，称为流态化现象。开始流化 的最小气速称为临界流化速度u mf 。 当流体速率更高时，如超过图中的E点时。整个床层将被流体所带走，颗粒在流体中形成悬浮状态的稀相，并与流体一起从床层吹出，床层处于气流输送阶段。E点之后正常的流化状态被破坏，压降迅速降低，与E点相应的流速称为最大流化速度u t 。
实验四 控制系统频率特性的测试(实验报告)
实验四 控制系统频率特性的测试 一． 实验目的 认识线性定常系统的频率特性，掌握用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法，根据开环系统的对数频率特性，确定系统组成环节的参数。 二．实验装置 （1）微型计算机。 （2）自动控制实验教学系统软件。 三．实验原理及方法 （1）基本概念 一个稳定的线性定常系统，在正弦信号的作用下，输出稳态与输入信号关系如下： 幅频特性 相频特性 （2）实验方法 设有两个正弦信号： 若以)(t x ω为横轴，以)(y t ω为纵轴，而以t ω作为参变量，则随t ω的变化，)(t x ω和 )(y t ω所确定的点的轨迹，将在 x--y 平面上描绘出一条封闭的曲线（通常是一个椭圆）。这 就是所谓“李沙育图形”。 由李沙育图形可求出Xm ，Ym ，φ，
四．实验步骤 （1）根据前面的实验步骤点击实验七、控制系统频率特性测试菜单。 （2）首先确定被测对象模型的传递函数, 预先设置好参数T1、T2、ξ、K （3）设置好各项参数后，开始仿真分析，首先做幅频测试，按所得的频率范围由低到高，及ω由小到大慢慢改变，特别是在转折频率处更应该多取几个点 五.数据处理 （一）第一种处理方法： （1）得表格如下： （2）作图如下： （二）第二种方法： 由实验模型即，由实验设置模型根据理论计算结果绘制bode图，绘制Bode图。
（三）误差分析 两图形的大体趋势一直，从而验证了理论的正确性。在拐点处有一定的差距，在某些点处也存在较大的误差。 分析： （1）在读取数据上存在较大的误差，而使得理论结果和实验结果之间存在。 （2）在数值应选取上太合适，而使得所画出的bode图形之间存在较大的差距。 （3）在实验计算相角和幅值方面本来就存在着近似，从而使得误差存在，而使得两个图形之间有差异 六.思考讨论 （1）是否可以用“李沙育”图形同时测量幅频特性和想频特性 答：可以。在实验过程中一个频率可同时记录2Xm，2Ym，2y0。 （2）讨论用“李沙育图形”测量频率特性的精度，即误差分析（说明误差的主要来源）答：用“李沙育图形”测量频率特性的精度从上面的分析处理上也可以看出是比较高的，但是在实验结果和理论的结果之间还是存在一定的差距，这些误差主要来自于从“李沙育图形”上读取数据的时候存在的误差，也可能是计算机精度方面的误差。 （3）对用频率特性测试系统数学模型方法的评测 答：用这种方法进行此次实验能够让我们更好地了解其过程，原理及方法。但本次实验的数据量很大，需要读取较多坐标，教学软件可以更智能一些，增加一些自动读取坐标的功能。 七.实验总结 通过本次实验，我加深了对线性定常系统的频率特性的认识，掌握了用频率特性法测试被控过程模型的原理和方法。使我把书本知识与实际操作联系起来，加深了对课程内容的理解。在处理数据时，需要进行一定量的计算，这要求我们要细心、耐心，作图时要注意不能用普通坐标系，而是半对数坐标系进行作图。
结构试验期末复习题
1、结构试验按试验目的可分为生产检验性试验和科学研究性试验；按试验对象可分为真型试验和模型试验；按荷载性质可分为静力试验和动力试验；按试验场所可分为现场试验和实验室试验；按试验持续时间可分为短期荷载试验和长期荷载试验。 2、动载试验主要包括：疲劳试验、动力特性试验、地震模拟振动台试验和风洞试验 3、结构试验一般可分4个阶段：试验规划和设计、试验技术准备、试验实施过程、试验数据分析和总结 4、重力加载包括：直接重力加载、杠杆重力加载 5.水可作为对建筑结构施加的重力荷载。 6.荷载支承装置分为竖向荷载支承装置和水平荷载支承装置。 7、气压加载有正压加载和负压加载两种方式。 8、可采用卷扬机、绞车、螺旋千斤顶、螺旋弹簧、倒链等方式实现机械加载。 9.在结构构件安装位置和实际工作状态不相一致的情况下进行的试验称为异位试验。 10.试件设计所以要注意它的形状，主要是要求满足在试验时形成和实际工作相一致的应力状态。 11.结构试验中，采用分级加载一方面可控制加载速度，另一方面便于观测结构变形随荷载变化的规律。 12．应变测量方法包括：电阻应变测量方法；手持式应变仪测量方法和振弦式应变计测量方法。 13．测量挠度的仪器包括：①百分表及挠度计；②电子百分表；③电阻应变式位移传感器； ④差动变压器式位移传感器；⑤刻度尺和水准仪。 14.电液伺服阀能根据输入电流的极性控制液压油的流向，根据输入电流的大小控制液压油的流量。 15.液压加载法的最大优点是利用油压使 液压加载器产生较大的荷载。 16．测定结构的动力特性的方法包括：自由振动法、共振法、脉动法 17.冲击力加载的特点是荷载作用时间极为短促，在它的作用下使被加载结构产生振动响应，适用于进行结构动力特性的试验。 18.在低周反复加载试验中为了能再现地震力作用下，墙体经常出现的斜裂缝或交叉裂缝的破坏现象，在墙体安装及考虑试验装置时必须要满足边界条件的模拟。 1、下列（D ）不属于科学研究性试验。 A．验证结构计算理论的假定 B．为制订设计规范提供依据 C．为发展和推广新结构、新材料和新工艺提供实践经验 D．服役结构的可靠性鉴定 2、下列（E ）不属于长期荷载试验。 A 混凝土的徐变 B 预应力钢筋的松弛 C 混凝土的碳化 D 钢筋的锈蚀 E 混凝土试块150×150×150抗压试验 3.结构试验中，常用科研性试验解决的问题是( D ) A.综合鉴定重要工程和建筑物的设计和施工质量 B.鉴定预制构件的产品质量 C.已建结构可靠性检验、推断和估计结构的剩余寿命
线性系统的频率特性实验报告(精)
实验四 线性系统的频率特性 一、实验目的： 1． 测量线性系统的幅频特性 2． 复习巩固周期信号的频谱测量 二、实验原理： 我们讨论的确定性输入信号作用下的集总参数线性非时变系统，又简称线性系统。线性系统的基本特性是齐次性与叠加性、时不变性、微分性以及因果性。对线性系统的分析，系统的数学模型的求解，可分为时间域方法和变换域方法。这里主要讨论以频率特性为主要研究对象，通过傅里叶变换以频率为独立变量。 设输入信号)(t v in ，其频谱)(ωj V in ；系统的单位冲激响应)(t h ，系统的频率特性 )(ωj H ；输出信号)(t v out ，其频谱)(ωj V out ，则 时间域中输入与输出的关系 )()()(t h t v t v in out *= 频率域中输入与输出的关系 )()()(ωωωj H j V j V in out ?= 时间域方法和变换域方法并没有本质区别，两种方法都是将输入信号分解为某种基本单元，在这些基本单元的作用下求得系统的响应，然后再叠加。变换域方法可以将时域分析中的微分、积分运算转化为代数运算，将卷积积分变换为乘法；在信号处理时，将输入时间信号用一组变换系数（谱线）来表示，根据信号占有的频带与系统通带间的关系来分析信号传输，判别信号中带有特征性的分量，比时域法简便和直观。 三、实验方法： 1． 输入信号的选取 这里输入信号选取周期矩形信号，并且要求 τ T 不为整数。这是因为周期矩形信号具有丰富的谐波分量，通过观察系统的输入、输出波形的谐波的变化，分析系统滤波特性。周期矩形信号可以分解为直流分量和许多谐波分量；由于测量频率点的数目有限，因此需要排除谐波幅度为零的频率点，周期矩形信号谐波幅度为零的频率点是 Ω KT ，其中1=K 、2、3、… 。 图11.1 输入的周期矩形信号时域波形 t
系统频率特性的测试实验报告
东南大学自动化学院课程名称：自动控制原理实验 实验名称：系统频率特性的测试 姓名：学号： 专业：实验室： 实验时间：2013年11月22日同组人员： 评定成绩：审阅教师：
一、实验目的： （1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义； （2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法； （3）利用幅频曲线求出系统的传递函数； 二、实验原理： 在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的重点和难点。如果系统的各个部分都可以拆开，每个物理参数能独立得到，并能用物理公式来表达，这属机理建模方式，通常教材中用的是机理建模方式。如果系统的各个部分无法拆开或不能测量具体的物理量，不能用准确完整的物理关系式表达，真实系统往往是这样。比如“黑盒”，那只能用二端口网络纯的实验方法来建立系统的数学模型，实验建模有多种方法。此次实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数。准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用Bode 图设计控制系统就是其中一种。 幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比，即)()(ωωi o U U A =。测幅频特性时， 改变正弦信号源的频率，测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值。 测相频有两种方法： （1）双踪信号比较法：将正弦信号接系统输入端，同时用双踪示波器的Y1和Y2测量系统的输入端和输出端两个正弦波，示波器触发正确的话，可看到两个不同相位的正弦波，测出波形的周期T 和相位差Δt ，则相位差0360??=ΦT t 。这种方法直观，容易理解。就模拟示波 器而言，这种方法用于高频信号测量比较合适。 （2）李沙育图形法：将系统输入端的正弦信号接示波器的X 轴输入，将系统输出端的正弦信号接示波器的Y 轴输入，两个正弦波将合成一个椭圆。通过椭圆的切、割比值，椭圆所在的象限，椭圆轨迹的旋转方向这三个要素来决定相位差。就模拟示波器而言，这种方法用于低频信号测量比较合适。若用数字示波器或虚拟示波器，建议用双踪信号比较法。 利用幅频和相频的实验数据可以作出系统的波Bode 图和Nyquist 图。 三、预习与回答： （1）实验时，如何确定正弦信号的幅值？幅度太大会出现什么问题，幅度过小又会出现什 么问题？ 答：根据实验参数，计算正弦信号幅值大致的范围，然后进行调节，具体确定调节幅值时，首先要保证输入波形不失真，同时，要保证在频率较大时输出信号衰减后人能够测量出来。如果幅度过大，波形超出线性变化区域，产生失真；如果波形过小，后续测量值过小，无法精确的测量。
流化床反应器
流化床反应器 流化床反应器 流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时，又称沸腾床 反应器。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克 勒炉（见煤气化炉）；但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。目前，流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。 1产品分类 按流化床反应器的应用可分为两类：一类的加工对象主要是固体,如矿石的焙烧,称为 固相加工过程；另一类的加工对象主要是流体，如石油催化裂化、酶反应过程等催化反应 过程，称为流体相加工过程。 2结构形式 流化床反应器的结构有两种形式：①有固体物料连续进料和出料装置，用于固相加工 过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。例如催化裂化过程，催化剂在几分钟内即显著 失活，须用上述装置不断予以分离后进行再生。②无固体物料连续进料和出料装置，用于 固体颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内，不发生明显变化的反应过程。 3产品优缺点 与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率 高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。然而， 由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反应器来说，流化床又 存在很明显的局限性：①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论 气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的 收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶 部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；④床层内的 复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱 离经验放大、经验操作。近年来，细颗粒和高气速的湍流流化床及高速流化床均已有工 业应用。在气速高于颗粒夹带速度的条件下，通过固体的循环以维持床层，由于强化了气 固两相间的接触，特别有利于相际传质阻力居重要地位的情况。但另一方面由于大量的固 体颗粒被气体夹带而出，需要进行分离并再循环返回床层，因此，对气固分离的要求也就 很高了。（见流态化、流态化设备）
结构动力特性测试方法及原理
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。了解结构的动力特性是进行结构抗震设 计和结构损伤检测的重要步骤。目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反 应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如 下： [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+? ?????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n 维矩阵； {})(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵；{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵；{} )(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵；{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率f （其倒数即自振周期T ）、振型Y(i)和 阻尼比ξ，这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统， 结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种 改变可视为结构破损发生的标志。这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提出修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。其最 大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便 地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测 量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展 也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥 梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态 参数等）。目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试 法和自由振动法。稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，通过频率扫描的办法 确定各共振频率下结构的振型和对应的阻尼比。 传递函数法是用各种不同的方法对结构进 行激励（如正弦激励、脉冲激励或随机激励等）,测出激励力和各点的响应，利用专用的分 析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数，进而可以得出结构的各阶模态参数（包括振 型、频率、阻尼比）。脉动测试法是利用结构物（尤其是高柔性结构）在自然环境振源（如 风、行车、水流、地脉动等）的影响下，所产生的随机振动，通过传感器记录、经谱分析， 求得结构物的动力特性参数。自由振动法是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定 的初位移后突然释放，使之产生一个初速度，以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点和局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率和阻 尼比,但其缺点是，采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性，而采用多点激振需较 多的设备和较高的试验技术；传递函数法应用于模型试验，常常可以得到满意的结果，但对 于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来，从而获得比较满意的传递函 数，这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源，来测定并分析结构物固有特性的方法，是近 年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的，现已被广泛应用于建筑物的动力分 析研究中，对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或 悬索桥的环境随机振源来自两方面：一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变 化而影响到上部结构的振动（根据动力量测结果，可发现其频谱是相当丰富的，具有不同的
流化床反应器的简介及其工业应用
流化床反应器的简介及其工业应用 1 流化床反应器概述 流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉；但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。目前，流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。 按照床层的外形分类，可分为圆筒形和圆锥形流化床。圆筒形流化床反应器结构简单，制造容易，设备容积利用率高。圆锥形流化床反应器的结构比较复杂，制造比较困难，设备的利用率较低，但因其截面自下而上逐渐扩大，故也具有很多优点：1、适用于催化剂粒度分布较宽的体系由于床层底部速度大，较大颗粒也能流化，防止了分布板上的阻塞现象，上部速度低，减少了气流对细粒的带出，提高了小颗粒催化剂的利用率，也减轻了气固分离设备的负荷。这对于在低速下操作的工艺过程可获得较好的流化质量。2、由于底部速度大，增强了分布板的作用床层底部的速度大，孔隙率也增加，使反应不致过分集中在底部，并且加强了底部的传热过程，故可减少底部过热和烧结现象。 3、适用于气体体积增大的反应过程气泡在床层的上升过程中，随着静压的减少，体积相应增大。采用锥形床，选择一定的锥角，可适应这种气体体积增大的要求，使流化更趋平稳。 按照床层中是否设置有内部构件分类，可分为自由床和限制床。床层中设置内部构件的称为限制床，未设置内部构件的称为自由床。设置内部构件的目的在于增进气固接触，减少气体返混，改善气体停留时间分布，提高床层的稳定性，从而使高床层和高流速操作成为可能。许多流化床反应器都采用挡网、挡板等作为内部构件。对于反应速度快、延长接触时间不至于产生严重副反应或对于产品要求不严的催化反应过程，则可采用自由床，如石油炼制工业的催化裂化反应器便是典型的一例。 流化床反应器的优点 流化床内的固体粒子像流体一样运动，由于流态化的特殊运动形式，使这种反应器具有如下优点： 1、由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高达3280~16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。 2、由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200～400W/（m2?K）]，全床热容量大，热稳定性高，这些都有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。 流化床反应器的缺点 1、气体流动状态与活塞流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，以致在床层轴向没有温度差及浓度差。加之气体可能成大气泡状态通过床层，使气固接触不良，使反应的转化率降低。因此流化床一般达不到固定床的转化率。
自动控制原理学生实验：二阶开环系统的频率特性曲线
实验三 二阶开环系统的频率特性曲线 一．实验要求 1．研究表征系统稳定程度的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω对系统的影响。 2．了解和掌握欠阻尼二阶开环系统中的相位裕度γ和幅值穿越频率c ω的计算。 3．观察和分析欠阻尼二阶开环系统波德图中的相位裕度γ和幅值穿越频率ωc ，与计算值作比对。 二．实验内容及步骤 本实验用于观察和分析二阶开环系统的频率特性曲线。 由于Ⅰ型系统含有一个积分环节，它在开环时响应曲线是发散的，因此欲获得其开环频率特性时，还是需构建成闭环系统，测试其闭环频率特性，然后通过公式换算，获得其开环频率特性。 自然频率：T iT K = n ω 阻尼比：KT Ti 2 1= ξ （3-2-1） 谐振频率： 2 21ξωω-=n r 谐振峰值：2 121lg 20)(ξ ξω-=r L （3-2-2） 计算欠阻尼二阶闭环系统中的幅值穿越频率ωc 、相位裕度γ： 幅值穿越频率： 24241ξξωω-+? =n c （3-2-3） 相位裕度： 4 24122arctan )(180ξξξω?γ++-=+=c （3-2-4） γ值越小，Mp%越大，振荡越厉害；γ值越大，Mp%小，调节时间ts 越长，因此为使 二阶闭环系统不致于振荡太厉害及调节时间太长，一般希望： 30°≤γ≤70° （3-2-5） 本实验所构成的二阶系统符合式（3-2-5）要求。 被测系统模拟电路图的构成如图1所示。 图1 实验电路 本实验将数/模转换器（B2）单元作为信号发生器，自动产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化（0.5Hz~16Hz ），OUT2输出施加于被测系统的输入端r (t)，然后分别测量被测系统的输出信号的开环对数幅值和相位，数据经相关运算后在虚拟示波器中显示。 实验步骤： （1）将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入。 （2）构造模拟电路：安置短路套及测孔联线表同笫3.2.2 节《二阶闭环系统的频率特性曲线测试》。 （3）运行、观察、记录： ① 将数/模转换器（B2）输出OUT2作为被测系统的输入，运行LABACT 程序，在界面 的自动控制菜单下的线性控制系统的频率响应分析-实验项目，选择二阶系统，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始，实验开始后，实验机将自动产生0.5Hz~16H 等多种频率信号，等待将近十分钟，测试结束后，观察闭环对数幅频、相频曲线和幅相曲线。 ② 待实验机把闭环频率特性测试结束后，再在示波器界面左上角的红色‘开环’或‘闭
实验气固流化床反应器流化特性测定
实验四 气固流化床反应器的流化特性测定 一、 实验目的 1. 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过 程的感性认识。 2. 了解和掌握临界流化速度U mf 和起始鼓泡速度U mb 的测量原理、方法和步骤，明确 细粒子流化床的基本特性。 3. 通过对U mf 和U mb 的测定，进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度 的区别。 二、实验原理 1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0之间的关系能够很好地描述床层的流化过程。 如图1所示：气体自下向上流过床层。当气速很小时，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0在对数坐标图上呈直线关系（图1中的AB 段）；当气速逐渐增大到△P 大致等于单位面积的重量时，△P 达到一极值（图1中P 点）；流速继续增大时，△P 略有降低；此后床层压力降△P 基本不随流速而变。此时将流速慢慢降低，开始时与前一样△P 基本不变，直到D 点以后，△P 则随流速的降低而降低，不再出现△P 的极大值，最后，固体粒子又互相接触，而成静止的固定床。 2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图2所示）。因此，可以设想，如果床层中 图1 △P ～ U 关系 log U l o g △P
1 2 3 4 6 5 t (sec) 260 270 280 290 300 H T H D H D 图2 H T ～ t 关系 没有气泡，则床层一开始就随时间等速下降，所以，将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0处时的床层高度，即为浓相床层的高度H D 。这样，只要重复上述过程，多做几条崩溃曲线，总可以找到一条曲线，这条曲线正好无气泡逸出段，开始就是等速下降的起点。与此相应的气速即为起始鼓泡速度U mb 。 根据△P 的情况，还可以了解床内的动态，如沟流和节涌等等。 三、实验装置与流程 如图3所示：本实验所用的流化床为 100×4mm 的有机玻璃制成的。床体上装有扩大管和过滤装置，以回收稀相段的微细粒子。气体分布板为多孔筛板，开孔率为1%。 图3 实验装置
流化床反应器的设计概论
焦作大学 毕业论文（设计）题目：流化床反应器的设计概论 姓名：常青雪 年级： 1205062 院系：化工与环境工程学院 专业：化学工程 指导老师：付金峰 完成时间： 2015年5月19日
目录 第一章概述 (2) 1.1 流态化基本概念 (2) 1.1.1 概念 (2) (4) (5) (7) 第二章流化床反应器的结构、参数及其工艺计算 (8) 2.1 理想流体的流化床的流化速度 (8) (9) (9) (11) 2.2 流化床反应器的床型 (13) 3.1 传质概率与传质微分方程 (16) 3.1.1 混合物组成的表示方法 (16) 3.1.2 传质的通量 (17) 3.2质量传递的基本方式 (18) 3.2.1 分子传质 (18) 3.2流化床的传热 (21) 第四章数据处理及结论 (22) 4.1数据处理 (22) 4.1.1 质量衡算 (22) (23) (25) 致谢 (29) 参考文献........................................... 错误！未定义书签。
第一章概述 流化床反应器比较适用于强烈放热、催化剂易于失活的有机反应过程。在流化床反应器中工业催化剂除具有良好的活性、产品选择性和稳定性外，还必须满足一定的粒度分布要求并具有良好的硫化性能和耐磨性。流化床反应器的传质、传热效果好，升温降温时温度分布稳定，催化剂可以连续再生，反应器单位产量大，单位投资抵等优点。 1.1 流态化基本概念 1.1.1 概念 一般指固体流态化，又称假液化，简称流化，它是利用流动流体的作用，将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术，属于粉体工程的研究范畴。 流态化技术是一种强化流体(气体或液体)与固体颗粒间相互作用的操作，如在直立的容器内间歇地或连续地加入颗粒状固体物料，控制流体以一定速度由底部通入，使其压力降等于或略大于单位截面上固体颗粒的重量，固体颗粒即呈悬浮状运动而不致被流体带走。 优点：
控制系统频率特性实验
实验名称控制系统的频率特性 实验序号实验时间 学生姓名学号 专业班级年级 指导教师实验成绩 一、实验目的： 研究控制系统的频率特性，及频率的变化对被控系统的影响。 二、实验条件： 1、台式计算机 2、控制理论计算机控制技术实验箱系列 3、仿真软件 三、实验原理和内容： ．被测系统的方块图及原理被测系统的方块图及原理： 图—被测系统方块图 系统(或环节)的频率特性(ω)是一个复变量，可以表示成以角频率ω为参数的幅值和相角。 本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特性。 图—所示系统的开环频率特性为： 采用对数幅频特性和相频特性表示，则式(—)表示为： 将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化，并施
加于被测系统的输入端[()]，然后分别测量相应的反馈信号[()]和误差信号[()]的对数 幅值和相位。频率特性测试仪测试数据经相关器件运算后在显示器中显示。 根据式(—)和式(—)分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位，在半对数坐标纸 上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。 根据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再根据渐近线的斜率和转角频确定频率特性(或传递函数)。所确定的频率特性(或传递函数)的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必须与由确定的 频率特性(或传递函数)所画出的理论相频曲线在一定程度上相符。如果测量所得的相位 在高频(相对于转角频率)时不等于－°(－)［式中和分别表示传递函数分子和分母 的阶次］，那么，频率特性(或传递函数)必定是一个非最小相位系统的频率特性。 ．被测系统的模拟电路图被测系统的模拟电路图：见图－ 注意：所测点()、()由于反相器的作用，输出均为负值，若要测其正的输出点， 可分别在()、()之后串接一组的比例环节，比例环节的输出即为()、()的 正输出。 四、实验步骤： 在此实验中，利用型系统中的转换单元将提供频率和幅值均可调的基准正弦信 号源，作为被测对象的输入信号，而型系统中测量单元的通道用来观测被测环节的输出（本实验中请使用频率特性分析示波器），选择不同角频率及幅值的正弦信号源作 为对象的输入，可测得相应的环节输出，并在机屏幕上显示，我们可以根据所测得的 数据正确描述对象的幅频和相频特性图。具体实验步骤如下： ()将转换单元的端接到对象的输入端。 ()将测量单元的(必须拨为乘档)接至对象的输出端。 ()将信号发生器单元的和端断开，用号实验导线将端接至单元中的。 (由于在每次测量前，应对对象进行一次回零操作，即为对象锁零控制端，在这里，我们用的口对进行程序控制) ()在机上输入相应的角频率，并输入合适的幅值，按键后，输入的角频率开始闪烁，直至测量完毕时停止，屏幕即显示所测对象的输出及信号源，移动游标，可得 到相应的幅值和相位。 ()如需重新测试，则按“”键，系统会清除当前的测试结果，并等待输入新的角频率，准备开始进行下次测试。 ()根据测量在不同频率和幅值的信号源作用下系统误差()及反馈()的幅值、相 对于信号源的相角差，用户可自行计算并画出闭环系统的开环幅频和相频曲线。 实验数据处理及被测系统的对数幅频曲线和相频曲线 表实验数据(ωπ)
流化床反应器
流化床反应器 fluidized bed reactor(FBR) : 一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。 流态化过程： 当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增加到某一速度之后，颗粒不再由分布板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。此时，对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反地，在失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。 流化床的性质： （1）在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量； （2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状； （3）床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；（4）密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会
浮在床面上； （5）床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。 一般的液固流态化，颗粒均匀地分散于床层中，称之为“散式”流态化；一般的气固流态化，气体并不均匀地流过颗粒床层，一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒则被分成群体作湍流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，因此这种流态化称为“聚式”流态化。与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是： ①可以实现固体物料的连续输入和输出； ②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应。但另一方面，由于返混严重，可对反应器的效率和反应的选择性带来一定影响。再加上气固流化床中气泡的存在使得气固接触变差，导致气体反应得不完全。因此，通常不宜用于要求单程转化率很高的反应。此外，固体颗粒的磨损和气流中的粉尘夹带，也使流化床的应用受到一定限制。为了限制返混，可采用多层流化床或在床内设置内部构件。这样便可在床内建立起一定的浓度差或温度差。此外，由于气体得到再分布，气固间的接触亦可有所改善。 近年来，细颗粒和高气速的湍流流化床及高速流化床均已有工业应用。在气速高于颗粒夹带速度的条件下，通过固体的循环以维持床层，由于强化了气固两相间的接触，特别有利于相际传质阻力居重要地位的情况。但另一方面由于大量的固体颗粒被气体夹带而出，需要
实验三-模拟一阶系统频率特性测试实验
实验三-模拟一阶系统频率特性测试实验
实验三模拟一阶系统频率特性测试实验 一、实验目的 学习频率特性的测试方法，根据所测量的数据，绘制一阶惯性环节的开环伯德图，并求取系统的开环传递函数。 二、实验内容 利用频域法的理论，从一阶系统的开关频率特性分析闭环系统的特性。根据给定的一阶频域测试电路，使用所给的元器件搭建实验电路。利用信号发生器所产生的正弦波作为输入信号，用数字存储示波器观察并测量系统在不同频率输入信号的作用下，输出信号的幅值和相位变化情况。 1.频域分析法原理 频率特性的频域分析方法是一种图解分析方法，它根据系统的开环频率特性去判断闭环系统的性能，能够方便地分析系统中的参数对系统暂态响应的影响，从而找到改善系统性能的途径。 实验表明，对于稳定的线性定常系统，输入正弦信号所产生系统输出的稳态分量仍然是与输入信号同频率的信号，而幅值和相位的变化则是频率ω的函数。
因此，定义正弦信号输入下，系统的稳态输出与系统的输入之比为系统的频率特性，并记为 ) ()()(ωωωj U j Y j G = 式中，)(ωj G —系统的频率特性；)(ωj Y —系统的稳态输出；)(ωj U —系统的正弦输入 对一个线性系统来说，在正弦信号的作用下，系统的稳态输出仍然是一个正弦函数，其频率与输入信号的频率相同，一般情况下，输出的幅值小于输入幅值，输出的相位滞后于输入相位。当输入信号的幅值不改变而频率发生变化时，输出信号的幅值一般会随输入正弦信号频率增加而减小；相位滞后角度一般都会随输入正弦信号频率的增加而增加。 一阶模拟环节电路图如下图所示 R610k R710k R3 10k 10k R815k R110k R2 10k C1 1uF U c(t) U r(t) 其中F 1为惯性环节；F 2为放大环节（放大倍数K=5.1）。 这个系统的传递函数为：
浅析聚丙烯装置中流化床反应器
浅析聚丙烯装置中流化床反应器 目前，在化工、石油、冶金、核工业等部门流化床反应器已得到广泛应用。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉，但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。 一、流化床反应器的分类及结构 按流化床反应器的应用可分为两类：一类的加工对象主要是固体，如矿石的焙烧，称为固相加工过程；另一类的加工对象主要是流体，如石油催化裂化、酶反应过程等催化反应过程，称为流体相加工过程。 流化床反应器的结构有两种形式：①有固体物料连续进料和出料装置，用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。例如催化裂化过程，催化剂在几分钟内即显著失活，须不断予以分离后进行再生。②无固体物料连续进料和出料装置，用于固体颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内，不发生明显变化的反应过程。 近年来，细颗粒和高气速的湍流流化床及高速流化床均已有工业应用。在气速高于颗粒夹带速度的条件下，通过固体的循环以维持床层，由于强化了气固两相间的接触，特别有利于相际传质阻力居重要地位的情况。但另一方面由于大量的固体颗粒被气体夹带而出，需要进行分离并再循环返回床层，因此，对气固分离的要求也就很高了。 二、UnipoITM聚丙烯流化床反应系统 某石化企业UnipoITM聚丙烯装置流化床反应系统主要是由4台工艺设备组成：A、流化床反应器。B、产品出料系统。C、循环气压缩机。D、冷却器。Unipol聚丙烯工艺是一套简单、精致的系统，其特点是使用气相流化床反应器。与一些竞争者使用的液相工艺不同的是，Unipol聚丙烯工艺设计更简单，并且不需要有处理、分离和回收溶剂的设备。Unipol聚丙烯工艺由一台或两台气相流化床反应器组成。反应器内部没有移动部件或机械气固分离系统。单台反应器可生产均
模拟滤波器频率特性测试
实验二 模拟滤波器频率特性测试 一、实验目的 1、掌握低通无源滤波器的设计； 2、学会将无源低通滤波器向带通、高通滤波器的转换； 3、了解常用有源低通滤波器、高通滤器、带通滤波器、带阻滤波器的结构与特性； 二、预备知识 1、 学习“模拟滤波器的逼近”； 2、 系统函数的展开方法； 3、低通滤波器的结构与转换方法； 三、实验原理 模拟滤波器根据其通带的特征可分为： （1）低通滤波器：允许低频信号通过，将高频信号衰减； （2）高通滤波器：允许高频信号通过，将低频信号衰减； （3）带通滤波器：允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号衰减； （4）带阻滤波器：阻止某一频带范围内的信号通过，而允许此频带以外的信号衰减； 各种滤波器的频响特性图： 图2一1低通滤波器 图2一2高通滤波器 图2一3带通滤波器 图2一4带阻滤波器 在这四类滤波器中，又以低通滤波器最为典型，其它几种类型的滤波器均可从它转化而来。 1、系统的频率响应特性是指系统在正弦信号激励下系统的稳态响应随激励信号频率变化的情况。用矢量形式表示： ()()()j H j H j e φωωω= 其中：｜H(j ω)｜为幅频特性，表示输出信号与输入信号的幅度比随输入信号频率的变化关系；φ(ω)为相频特性，表示输出信号与输入信号的相位差随输入信号频率的变化关系。
2、H(j ω)可根据系统函数H(s)求得：H(j ω)= H(s)︱s=j ω因此，对于给定的电路可根椐S 域模型先求出系统函数H(s)，再求H(j ω)，然后讨论系统的频响特性。 3、频响特性的测量可分别测量幅频特性和相频特性，幅频特性的测试采用改变激励信号的频率逐点测出响应的幅度，然后用描图法描出幅频特性曲线；相频特性的测量方法亦可改变激励信号的频率用双踪示波器逐点测出输出信号与输入信号的延时τ，根椐下面的公式推算出相位差 ()2T τφωπ = 当响应超前激励时为 ()φω正，当响应落后激励时()φω为负。 四、实验原理图 图2一5实验电路 图中：R=38k Ω，C=3900pF ，红色框内为实验板上的电路。 五、实验内容及步骤： 将信号源CH1的信号波形调为正弦波，信号的幅度调为Vpp=10V 。 1、RC 高通滤波器的频响特性的测量： 将信号源的输出端(A)接实验板的IN1端，滤波后的信号OUT1接示波器的输入(B) 。根据被测电路的参数及系统的频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vopp)及输出信号与输入信号的相位差 ，并将测量数据填入表一： 表一 2．RC 低通滤波器的频响特性的测量： 将信号源的输出(A)接实验板的IN2，滤波后的输出信号OUT2接示波器的输入(B) 。根据被测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十 次以上(幅度保持Vipp=10v) ， 逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vopp) 及Φ(ω)，并将测量数据填入表二： 表二 Vi(V) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 f(Hz) 150 200 300 350 400 450 500 550 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Vo(v) 1.44 1.2 1.26 2.96 3.28 3.60 4 4.24 6.60 7.44 8.00 8.40 8.72 8.76 8.88 φ(ω)（10 -2 ） 5.024 3.768 1.884 1.6328 1.5072 1.256 1.1304 1.0048 0.3768 0.1884 0.11304 0.08792 0.05024 0.04396 0.03768 Vi(V) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
第七章 流化床反应器
第七章 流化床反应器 1.所谓流态化就是固体粒子像_______一样进行流动的现象。（流体） 2.对于流化床反应器，当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为_______。（起始流化速度） 3.对于液—固系统的流化床，流体与粒子的密度相差不大，故起始流化速度一般很小，流速进一步提高时，床层膨胀均匀且波动很小，粒子在床内的分布也比较均匀，故称作_______。（散式流化床） 4.对于气—固系统的流化床反应器，只有细颗粒床，才有明显的膨胀，待气速达到_______后才出现气泡；而对粗颗粒系统，则一旦气速超过起始流化速度后，就出现气泡，这些通称为_______。（起始鼓泡速度、鼓泡床） 5.对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为_______。（聚式流化床） 6.对于气—固系统的流化床反应器，气泡在上升过程中聚并并增大占据整个床层，将固体粒子一节节向上推动，直到某一位置崩落为止，这种情况叫_______。（节涌） 7.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为_______。（带出速度或终端速度） 8.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的_______与粒子的_______相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为带出速度。（曳力、重力） 9.流化床反应器的mf t u u /的范围大致在10～90之间，粒子愈细，比值_______，即表示从能够流化起来到被带出为止的这一范围就愈广。（愈大） 10.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的，一般取流化数mf U U 0在_______范围内。（1.5～10） 11.对于气—固相流化床，部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外，多余的气体都以气泡状态通过床层，因此人们把气泡与气泡以外的密相床部分分别称为_______与_______。（泡相、乳相） 12.气—固相反应系统的流化床中的气泡，在其尾部区域，由于压力比近傍稍低，颗粒被卷了进来，形成了局部涡流，这一区域称为_______。（尾涡） 13.气—固相反应系统的流化床中的气泡在上升过程中，当气泡大到其上升速度超过乳相气速时，就有部分气体穿过气泡形成环流，在泡外形成一层所谓的_______。（气泡云） 14.气—固相反应系统的流化床反应器中的气泡，_______和_______总称为气泡晕。（尾涡、气泡云） 15.气—固相反应系统的流化床中，气泡尾涡的体积W V 约为气泡体积b V 的_______。（1/3） 16.气—固相反应系统的流化床，全部气泡所占床层的体积分率b δ可根据流化床高f L 和起 始流化床高mf L 来进行计算，计算式为=b δ_______。（f mf f L L L -） 17.在气—固相反应系统的流化床中设置分布板，其宗旨是使气体_______、_______、_______和_______为宜。（分布均匀、防止积料、结构简单、材料节省） 18.在流化床中设计筛孔分布板时，可根据空床气速0u 定出分布板单位截面的开孔数 or N =_______。（or or u d u 20 4） 19.在流化床中设计筛孔分布板时，通常分布板开孔率应取约_______，以保证一定的压降。（1%） 20.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。（传热、控制气泡聚、减少颗粒