管式反应器流动特性测定实验

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1、管式反应器流动特性测定装置实验指导书管式反应器流动特性测定实验一.实验目的1.了解连续均相管式循环反应器的返混特性；2.分析观察连续均相管式循环反应器的流动特征；3.研究不同循环比下的返混程度，计算模型参数n。二、实验原理及要点在工业生产上，对某些反应为了控制反应物的合适浓度，以便控制温度、转化率和收率，同时需要使物料在反应器由足够的停留时间，并具有一定的线速度，而将反应物的一部分物料返回到反应器进口，使其与新鲜的物料浞合再进入反应器进行反应。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。对于这种反应器循环与返混之间的关系，耑要通过实验來测定

2、。在连续均相管式循环反应器中，若循环流量等于零，则反应器的返混程度与平推流反应器相近，由于管内流体的速度分布和扩散，会造成较小的返混。若有循环操作，则反应器山口的流体被强制返冋反应器入口，也就是返混。返混程度的大小与循环流量有关，通常定义循环比K为：循环物料的体积流量_离开反砬器物料的体积流量其屮，离开反应器物料的体积流量就等于进料的体积流量循环比R是连续均相管式循环反应器的重要特征，可自零变至无穷大。当K=0时，相当于平推流管式反应器；当R=oo时，相当于全混流反应器。因此，对于连续均相管式循环反应器，可以通过调节循环比R，得到不同返混程度的反应系统。一

3、般情况下，循环比大于20时，系统的返混特性己经非常接近全混流反应器。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。然而测定不同状态的反应器内停留吋间分布吋，我们可以发现，相同的停留吋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，因此不能用停留吋间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而要借助于反应器数学模型来间接表达。停留时间分布的测定方法有脉冲法，阶跃法等，常用的是脉冲法。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

4、义，可知=V•C（t）dt/QQ=yc{tit所以vc(z)c(z)由于电导率与浓度之间存在线性关系，故可以直接对电导率进行复化辛普森积分,其公式如下:"-1fWt，⑷+丨)+2乙•/•(〜)+/⑻<+2Jt=l其屮，h—为所记录数据的总时间；n—为所要处理的数据个数；a—为第一组数据；b—为最后一组数据；由此可见/⑺与示踪剂浓度C以成正比。因此，本实验中用水作为连续流动的物料，以饱和KC/作示踪剂，在反应器出口处检测溶液电导值。在一定范围内，浓度火C7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/（，）-£（小这里冰）=L，—么为t时

5、刻的电导值，为无示踪剂时电导值。巾实验测定的停留时间分布密度函数有两个重要的特征值，即平均停留时间和方差（T,2,可由实验数据U•算得到。若用离散形式表达，并取相同时间间隔AZ，则：-SzC(z)Ar_Sz-L(z)-_£tC{t)dt_£tL(t)dt’=顽,=J:CW/，=厂£(⑽,2C(z)JzC(t)dt-(F)、pC(咖72t2L(t)dt一?若用无因次对比时间没来表示，即#f/F，无因次方差o^=cr,2/F2。在测定/一个系统的停留时间分布后，如何来评介其返混程度，则盂要用反应器模型来描述，这里我们采用的是多釜串联模沏。所谓多釜申联模型足将一

6、个实际反应器屮的返浞情况作为与若干个全浞釜申联时的返況程度等效。这里的若干个全混釜个数n是虚拟位，并不代表反应器个数，n称为模型参数。多釜串联模型假定每个反应器为全混釜，反应器之间无返混，每个全混釜体积相同，则可以推导得到多釜串联反应器的停留时间分布函数关系，并得到无因次方差与模型参数n存在关系为：1-2/2n=^=t/a三、装置与流程—XI狡J#溲M逹料洗董#XP2«坏«董计•穽爆管式反应器流动特性实验工艺流程图本实验装置由管式反应器和循环系统组成，连续流动物料力水，示踪剂力食盐水。实验吋，水从水箱用进料泵往上输送，经进料流量计测量流量后，进入管式反应器

7、，在反应器顶部分为两路，一路到循环泵经循环流量记测量流呈后进入反应器，一路经电导仪测量电导后排入地沟。待系统稳定后，食盐从盐水池通过电磁阀快速进入反应器。实验仪器反应器力宥机玻璃制成管式反应器（1000ml）DDS-11C型电导率仪LZB型转子流量计：进料:2.5〜25L/h循环：16〜160L/hDF2—3电磁阀(PN0.8MPa220V)磁力驱动泵MP-20RZ实验试剂：主流体U!实验准备工作1个1个1个1个2个自来水0.017mol/L食盐溶液示踪剂1.药品0.017mol/L食盐溶液：称量5g食盐到500ml水屮，玻璃棒搅拌，使其洛解即可。2.实验

8、准备工作熟悉流量计、循环泵的操作熟悉进样操作，可抽清水模拟操作熟悉