连续均相反应器停留时间分布的测定实验报告Word文档格式.docx
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[2]
Vs———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。
1实验方案
1.1实验材料
三釜串联反应器
1.2实验流程与步骤
实验流程图：
实验步骤：
（1）准备工作
2饱和KNO3液体注入标有KNO3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查电极导线是否正确。
（2）操作
①打开总电源开关，，开启水阀门，向朝内注水，将回流阀开到最大，启动水泵，慢慢打开进水转子阀门通过“管式/釜式”阀门转向“釜式”一侧，直管坏了，只做三釜串联反应实验，调节水流量维持在30-40L/h之间的某值，直至釜1内有少量水，并能正常流出。
2开启电磁阀开关和电导仪总开关。
3“示踪剂/清洗水”阀门转向示踪剂一侧。
④开启计算机电源，在桌面上双击“多釜反混实验”图标，在主桌面上按下“工艺流程”按钮，使显示值为实际实验值。
⑤按下“实时采集”按钮，出现“趋势图”。
调节“阀开时间”为60秒，按下开始按钮，开始采集数据，清洗管道。
观察电导率-时间曲线，当电导率数值与初始自来水电导率数值相接近时，按下“Stop”按钮，停止采集数据。
反复二、三次。
⑥调节水流量在30-40L/h之间的某值，直至各釜充满水，并能从最后一级正常地流出。
分别开启釜1、釜2、釜3搅拌马达开关后再调节马达转速的旋钮，使三釜搅拌程度大致相同。
⑦在操作员框中输入自己的学号。
调节“阀开时间”，使显示值为实验所需值（B1组为11s），按下开始按钮，开始采集数据，观察电导率-时间曲线，当电导率数值与初始自来水电导率数值相接近时，停止采集数据。
按下“Stop”按钮，停止采集数据。
按下“保存数据”按钮保存数据文件。
（3）停车
①实验完毕，将实验柜台上三通阀转至“H2O”位置，将程序中“阀开时间”调到30s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，打开釜底反应器底部排水阀，将水排空。
退出实验程序，关闭计算机。
1.3分析条件与方法
本实验采用的是脉冲示踪法，即在设备入口处，向主体流体瞬时注入少量示踪剂硝酸钾饱和溶液，与此同时在设备出口处检测示踪剂的浓度C（t）。
在一定的温度和浓度范围，硝酸钾水溶液的电导率与浓度C成正比，由实验测定反应器出口流体的电导率就可求得浓度。
从实测的硝酸钾水溶液（以自来水作为溶剂）的电导率-浓度数据可以看出：
在一定的温度下，当浓度很低时，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）时也可用电导率代替浓度进行计算。
计算如下：
（1）停留时间分布函数：
（2）停留时间分布密度函数：
式中，△t为采样时间间隔。
（3）平均停留时间：
（4）方差：
（5）多数混合模型的虚拟级数：
N的数值可检测理想流动反应器和度量非理想流动反应器的反混程度。
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反混情况，用其模型参数N值来定量表征反混程度。
2实验数据处理
2.1原始数据
三釜串联反应器原始数据记录
搅拌速度（r/min）：
n釜1=840（有问题）n釜2=220n釜3=100（有问题）
流量（L/h）：
Qv串=30.0
示踪剂注入的质量流量（g/s）：
Qm示，直=13.0
示踪剂注入时间（s）：
t示，直=11.0
2.2数据处理过程
釜1的数据为例，进行计算：
（在一定温度下，当浓度很低时，硝酸钾的电导率较好的与浓度成正比，故在计算时可用电导率代替浓度进行计算。
）
表1的数据计算以序号为1的数据为例：
t=1.45sL=0.048Vs=30.0L/h
①t*L（t）=1.45*0.048=0.0696
2t2*L（t）=1.45^2*0.048=0.10
3
4
按照以上四步，可根据t和L的值求出t*L（t）；
t2*L（t）；
E（t）；
F（t）的值，所以可求得表1，表2，表3中的数据。
利用表1的E（t）和t可作图得出图1釜1的E（t）-t关系图
利用表1的F（t）和t可作图得出图2釜1的F（t）-t关系图
由此利用表2的数据可得出图3的釜2E（t）-t关系图和图4的釜2F（t）-t关系图，利用表3的数据可得出图5的釜3E（t）-t关系图和图6的釜3F（t）-t关系图
表4的数据计算，以釜1数据为例：
1计算平均停留时间τ：
2算方差σ2t和σ2
3计算多级混合模型的虚拟级数N：
同理可求出表4中釜2和釜3的τ；
σ2t；
σ2和N的数据。
2.3数据处理结果汇总
釜1：
表1釜1数据处理
序号
t/s
L
t*L（t）
t2*L（t）
E（t）
F（t）
1
1.45
0.048
0.0696
0.10
0.0028
0.0208
2
5.64
0.074
0.4174
2.35
0.0043
0.0529
3
7.73
0.130
1.0049
7.77
0.0076
0.1092
4
9.83
0.213
2.0938
20.58
0.0124
0.2015
5
14.02
0.303
4.2481
59.56
0.0177
0.3328
6
21.34
0.405
8.6427
184.44
0.0236
0.5082
7
59.73
0.317
18.9344
1130.95
0.0185
0.6456
8
135.92
0.197
26.7762
3639.43
0.0115
0.7309
9
179.44
0.153
27.4543
4926.40
0.0089
0.7972
10
254.30
0.106
26.9558
6854.86
0.0062
0.8432
11
318.94
0.083
26.4720
8442.99
0.0048
0.8791
12
389.55
0.068
26.4894
10318.95
0.0040
0.9086
13
468.64
0.059
27.6498
12957.78
0.0034
0.9341
14
585.97
0.052
30.4704
17854.76
0.0030
0.9567
15
649.59
0.051
33.1291
21520.33
0.9788
16
850.94
0.049
41.6961
35480.85
0.0029
1.0000
釜2：
表2釜2数据处理
0.046
0.0667
0.0027
0.0264
60.78
0.158
9.6032
583.68
0.0092
0.1171
116.02
0.204
23.6681
2745.97
0.0119
0.2342
141.16
0.207
29.2201
4124.71
0.0121
0.3530
183.63
0.199
36.5424
6710.28
0.0116
0.4673
240.44
0.177
42.5579
10232.62
0.0103
0.5689
322.08
0.141
45.4133
14626.71
0.0082
0.6498
398.97
0.110
43.8867
17509.48
0.0064
0.7130
448.02
0.095
42.5619
19068.58
0.0055
0.7675
520.02
0.078
40.5616
21092.82
0.0045
0.8123
39.8460
23348.54
0.8513
637.00
0.062
39.4940
25157.68
0.0036
0.8869
717.16
0.055
39.4438
28287.52
0.0032
0.9185
863.13
42.2934
36504.68
0.9466
919.78
0.047
43.2297
39761.78
0.9736
1023.38
47.0755
48176.10
釜3：
表3釜3数据处理
0.044
0.0638
0.09
0.0026
0.0293
57.64
0.056
3.2278
186.05
0.0033
0.0665
122.30
0.101
12.3523
1510.69
0.0059
0.1337
187.75
0.138
25.9095
4864.51
0.0080
0.2255
261.98
0.155
40.6069
10638.20
0.0090
0.3287
0.154
49.1168
15665.30
0.4311
383.27
0.143
54.8076
21006.11
0.0083
0.5263
446.97
0.129
57.6591
25771.90
0.0075
0.6121
516.52
56.8172
29347.22
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