1、連續(xù)流動反應(yīng)器停留時間分布的測定一、實驗?zāi)康?、了解連續(xù)流動反應(yīng)器內(nèi)停留時間分布的含義及其產(chǎn)生的原因；2、加深對停留時間分布概念的理解；3、掌握如何應(yīng)用停留時間分布的測定來描述反應(yīng)器中的逆向混合情況；4、掌握停留時間分布的測試方法及其結(jié)果的處理。二、實驗原理停留時間分布測定所采用的方法主要是示蹤響應(yīng)法。它的基本思路是：在反應(yīng)器入口以一定的方式加入示蹤劑，然后通過測量反應(yīng)器出口處示蹤劑濃度的變化，間接地描述反應(yīng)器內(nèi)流體的停留時間。常用的示蹤劑加入方式有脈沖輸入、階躍輸入和周期輸入等。本實驗選用的是脈沖輸入法。脈沖輸入法是在極短的時間內(nèi)，將示蹤劑從系統(tǒng)的入口處注入注流體，在不影響主流體原有流動特性

2、的情況下隨之進入反應(yīng)器。與此同時，在反應(yīng)器出口檢測示蹤劑濃度c隨時間的變化。整個過程可以用圖2形象地描述。t=0圖2脈沖法測定停留時間分布示意圖由概率論知識可知，概率分布密度函數(shù)E就是系統(tǒng)的停留時間分布密度函數(shù)。因此，E(t)dt就代表了流體粒子在反應(yīng)器內(nèi)停留時間介于t到t+dt之間的概率。在反應(yīng)器出口處測彳4的示蹤劑濃度c與時間t的關(guān)系曲線叫響應(yīng)曲線。由響應(yīng)曲線就可以計算出E(t)與時間t的關(guān)系，并繪出E(t)t關(guān)系曲線。計算方法是對反應(yīng)器作示蹤劑的物料衡算，即Qc(t)dt=mE(t)dt(1)式中Q表示主流體的流量，m為示蹤劑的加入量。示蹤劑的加入量可以用下式計算在Q值不變的情況下，由(

3、1)式和(2)式求出:(2)1E得(3)關(guān)于停留時間分布的另一個統(tǒng)計函數(shù)是停留時間分布函數(shù)F，即(4)F(t)=fEdt用停留時間分布密度函數(shù)E(t)和停留時間分布函數(shù)F(t)來描述系統(tǒng)的停留時間，給出了很好的統(tǒng)計分布規(guī)律。但是為了比較不同停留時間分布之間的差異，還需要引入另外兩個統(tǒng)計特征值，即數(shù)學(xué)期望和方差。數(shù)學(xué)期望對停留時間分布而言就是平均停留時間t,即-tE(t)dt二(5)t二苦、0tE出方差是和理想反應(yīng)器模型關(guān)系密切的參數(shù)。它的定義是：2二2_二t=0tE(t)dt-t0(6,_26_272對活塞流反應(yīng)器5=0；而對全混流反應(yīng)器5=t;對介于上述兩種理想反應(yīng)器之間的非理想反應(yīng)器可以用

4、多釜串聯(lián)模型描述。多釜串聯(lián)模型中的模型參,2數(shù)N可以由實驗數(shù)據(jù)處理得到的J來計算。t2N=s當(dāng)N為整數(shù)時，代表該非理想流動反應(yīng)器可以用N個等體積的全混流反應(yīng)器的串聯(lián)來建立模型。當(dāng)N為非整數(shù)時，可以用四舍五入的方法近似處理，也可以用不等體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)模型。三、實驗裝置裝有二葉平槳的釜式反應(yīng)器、儲水槽、轉(zhuǎn)子流量計、水泵、反應(yīng)器、攪拌電機、示蹤劑進樣口、傳感器四、實驗步驟1、將總水閥打開，按下儀器的電源按鈕及水泵按鈕、調(diào)節(jié)流量開關(guān)，使充滿反應(yīng)器；2、調(diào)節(jié)流量計至所需流量；3、當(dāng)流量穩(wěn)定后，從示蹤劑入口處用注射器快速注入1.5mlKCL。4、通過傳感器測定出第三個反應(yīng)釜出口處的電導(dǎo)率，并每隔3

5、0s采集一組數(shù)據(jù)五、實驗數(shù)據(jù)3時間（min）00.511.522.533.544.555.5電導(dǎo)率Us/cm釜一274856727630553490442405378356337323釜二2754064735145295401517J497J478J4551429409釜三279P29232535040243114511463:469:469:464：292時間（min）66.577.588.599.51010.51111.5電導(dǎo)率Us/cm釜一312r304297292288281j279278:276275:274J274釜二39237536134833532431831030433832

6、2315釜三4554454334204093943813693583483383301212.51313.51414.515115.5116:16.5:17117.5釜三315310304298294291288286284282280279三 G1(t) =2625ZG2(t) =2999ZG3(t) =3004三tGi(t) -57 12三 tG2(t) =1 2 8 950三 tG3(t) =1 8 5 559三 t2G1(t) = 20617三 t2G2(t) =79776.75三 t2G3(t) =147586.25由以上數(shù)據(jù)可得-三tG(t)/t=得9二2.176t2=4.298t3=6.18三G2工t2G(t)-2222仃=-t得仃1=3.119仃2=8.126%=10.96EGt22N=7得N1=-=1.51N2=2.27N3=3.40,