综合实验停留时间分布综合实验报告.docx

1、综合实验停留时间分布综合实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】综合实验停留时间分布综合实验报告停留时间分布综合实验报告停留时间分布综合实验一、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

2、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

3、为 E(t)dt。根据定义E(t)有归一化性质： (1)E(t)可以用其他量表示为 (2) 其中：Q0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，数学期望和方差，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： (3) (4)式中ti是两次取样时间，若等时间间隔取样， (5)对恒容稳定流动系统有： (6)为了使用方便，常用对比时间来代换t，经这样变换后，有以下关系： (7) (8)对全混流，对活塞流，对一般情况。用无因次来评价反应器内的流动状态比较方便，一

4、般可将实际反应器当做多级串联釜式反应器加以描述，并认为每级为全混流反应釜，各级存料量相等，级间无返混。对多级全混釜有（N为串联全混釜的个数）： (9)三、实验仪器、设备和试剂实验仪器与设备：釜式反应器(两个)、管式反应器（一个）、水泵（一个）、转子流量计，阀门，管线若干，电导率仪三台，分析天平；实验试剂：饱和KCl溶液。四、实验装置原理图1-水槽；2磁力泵；3调节阀；4三通阀；5注射器；6、10、11、16球阀；7、8反应釜；9、12、13电导率仪；14转子流量计；15废液槽五、实验安排实验内容1、安装实验装置。2、测定不同浓度下KCl电导率的标准曲线（最大值为2mS）。计算对示踪剂注入量，并

5、根据反应器体积计算KCl溶液的浓度范围是否在可测量范围。3、选择合适的流量，将平均停留时间保持在1020min，注入适量的示踪剂，测定单釜不同时间的电导率值，绘制单釜停留时间与电导关系曲线，计算停留时间分布函数及停留时间分布密度函数。4、选择合适流量，将平均停留时间保持在1020min，注入适量的示踪剂，测定两釜并联条件下的电导率值，计算并绘制单釜及两釜并联的停留时间与电导关系曲线，计算停留时间分布函数及停留时间分布密度函数。5、按4进行两釜串联实验。6、测定釜式、管式反应器串联的停留时间分布曲线，并计算停留时间分布函数及密度分布函数。7、大型智能仪器的操作使用，用其测量釜式反应器串联的停留时

6、间分布曲线，并计算停留时间分布函数及密度分布函数。实验安排时间实验内容2015.上午指导老师讲解实验原理，安排实验时间，自行组装实验装置；单釜不转，水流量Q=4L/h,平均停留时间保持在20-40min，注入饱和KCl溶液示踪剂，记录单釜不同时间的电导率值；下午单釜中转，水流量Q=4、6L/h,平均停留时间保持在20-40min，注入饱和KCl溶液示踪剂，分别记录单釜不同时间的电导率值；2013.上午休息下午单釜、中转，水流量Q=8L/h,平均停留时间保持在20-40min，注入饱和KCl溶液示踪剂,记录单釜在不同时间的电导率值；双釜串联、双釜都不转，水流量Q=4L/h平均停留时间保持在20-

7、40min，注入饱和KCl溶液示踪剂,记录双釜串联在不同时间的电导率值；上午两釜串联、一釜中转，一釜大转，水流量Q=2、4、6L/h，平均停留时间保持在20-40min，注入饱和KCl溶液示踪剂,记录双釜串联在不同时间的电导率值；下午两釜并联、一釜中转，一釜大转，水流量Q=2、4、6L/h，和两釜不转，水流量Q=4L/h平均停留时间保持在20-40min，注入饱和KCl溶液示踪剂,记录双釜并联在不同时间的电导率值；上午休息下午管釜串联，釜式反应器转速中等。选定水的流量Q=4和6L/h。将平均停留时间保持在20-40min，注入饱和KCl溶液示踪剂,记录管釜串联在不同时间的电导率值2015.上午

8、真实设备测量电导率确定停留时间下午处理实验报告六、数据处理电导率的标准曲线电导率(uS/cm)14714132767666812900浓度(mol/L)由origin作图，可得到如下：经过线性模拟，我们得到其电导率和浓度之间是线性关系，其相关的数值如下表：从上表中，我们不难发现，电导率和浓度之间的关系的线性关系很强，得到：单釜、不转、流量Q=4L/h时间(s)电导率(S/cm)浓度(mol/L)tc(t)s(mol/L)t2c(t)s2(mol/L)0270005270102701536820406253973038335413404414544550445554676046165463704

9、807548880479854689046595476100470105469110463115466120459125460130454135464140463145465150474155489160483165472170484175477180463185482190479195470200466205462210455215469220464225472230482235473240462245469250471255467260481265467270463275458280453285460290461295455300458305453310454315456320467325

10、469330456335451340458345450350451355453360453365447370440375437380442385448390446395434400435405440410431415437420439425432430436435430440428445429450425455429460428465436470429475426480427485423490422495426500414510408520413530410540415550402560403570399580397590398600399610395620400630391640385650

11、390660387670381680377690376700376720371740368760364780364800357820357840352860348880349900345920344940340960338980335100033210203301040332106033310803261100324112032411403231170321120031912303181260316129031113203111350307138030714103041440302147030115003001560298162029616802921740290180028918602871

12、9202851980285由origin作图得到，时间与浓度之间的关系如下图：由上表中的数据，用origin作图并模拟积分得：单釜、中转、流量Q=4L/h时间/s电导率S/cm浓度(mol/L)tc(t)s(mol/L)t2c(t)s2(mol/L)0284 0 0 5382 10900 15982 20998 2599 3094 35986 40981 45974 50966 55956 60950 65942 70933 75925 80917 85909 90900 95891 100884 105875 110867 115859 120851 125842 130834 135827

13、 140819 145811 150805 155797 160788 165781 170775 175767 180761 190748 200734 210721 220710 230697 240687 250676 260666 270655 280645 290634 300626 310616 320606 330597 340588 350580 360572 380557 400542 420528 440515 460502 480491 500480 520469 540459 560449 580441 600433 630421 660411 690401 72039

14、1 750383 780375 810368 840361 900351 960342 1020334 1080328 1140322 1200317 1320310 1440303 1560299 1680296 1800293 1920291 2040289 2160289 2280289 2400289 由origin作图得到，时间与浓度之间的关系如下图：单釜、中转、流量Q=6L/h时间/s电导率S/cm浓度(mol/L)tc(t)s(mol/L)t2c(t)s2(mol/L)0307 0 0 51817 101772 151733 201692 251638 301603 351560

15、 401520 451477 501437 551402 601370 651333 701300 751271 801242 851202 901172 951148 1001124 1051093 1101078 1151047 1201022 125991 130979 135954 140936 145915 150903 155883 160871 165860 170855 175832 180821 190802 200780 210764 220746 230722 240702 250692 260649 270638 280623 290610 300598 310584

16、320572 330560 340549 350538 360527 370516 380508 390505 400495 410487 420479 440462 460433 480421 500411 520401 540391 560375 580366 600361 620355 640349 660345 680341 700337 720334 740329 760327 780324 800322 830320 860318 890317 920316 由origin作图得到，时间与浓度之间的关系如下图：单釜、中转、流量Q=8L/h时间/s电导率S/cm浓度(mol/L)tc

17、(t)s(mol/L)t2c(t)s2(mol/L)0285 0 0 5395 101500 151700 201947 252000 801947 851877 901841 951813 1001786 1051752 1101716 1151677 1201647 1251613 1301581 1351546 1401514 1451482 1501453 1601405 1701364 1751313 1801281 1851265 1901234 1951214 2001191 2051162 2101142 2151122 2201101 2251080 2301060 2351038 2401020 2451000 250980 255962 260945 265932 270916 275900 280881 285869 290852 295835 300821 305808 310796 315782 320768 325754 330746 335734 340722 345711