实验七 多釜串联流动特性的测定

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1、专业：姓名：学号：日期：地点：实验报告课程名称：化工专业实验指导老师：成绩：________________实验名称：多釜串联流动特性的测定实验类型：反应工程实验同组学生姓名：一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析七、讨论、心得装订线一、实验目的1．观察了解多釜串联的流动特性，并与理想流型特性曲线作比较。2．掌握用脉冲示踪法测定停留时间分布的实验方法及数据处理。3．根据单个釜的流动特性推测四釜串联的理论流动特性，并与实际测量值进行比较。二、实验原理1．对于等容积理想全混式

2、多釜串联的流动，如用脉冲示踪法测定其出口浓度变化曲线，经过换算，可得到停留时间分布的密度函数E(t)，即…………（1）…………（2）式中N—釜数—整个装置的平均停留时间，(=N(VR)i/v)(VR)i—每一小釜的体积v—流体流量据式（1），（2）可计算一组理想全混式的流动，由于实验测定的是出口浓度变化曲线C(t)~t，经下列关系换算，可得E(t)或写成离散型函数及…………（3）据式（3）可得一组实验测定E(θ)~θ曲线，可与图1（a）所得到的一组曲线进行拟合比较。（a）理论值（b）实验值图1多釜串联的停留时间分布曲线2．计算实测分布曲线的均值（

3、）和方差因为由上式可计算的模型参数N（釜数）及，再与理论值进行比较。三、实验装置及仪器本装置由四个搅拌釜反应器组成，分别装备了不同类型的搅拌桨和挡板，每个搅拌釜反应器可独立操作，也可以串联操作。配套包括设备包括定量连续进料系统、示踪剂加料系统、搅拌控制系统、反应釜出口浓度检测系统，实验流程装置见下图2。1-示踪剂高位槽；2-水槽；3-蠕动泵；4-釜式反应器；5-搅拌电机；6-电导槽；7-电导仪；8-桨式搅拌器；9-锚式搅拌器；10，11-螺旋式搅拌器；12～17-电磁阀图2实验流程装置示意图四、实验步骤利用分配到的实验序号和注册的用户名及密码在客

4、户端上登录，并且点击开始实验，打开总电源，釜式反应器混合特性及流动模式实验研究的远程操作界面如图3所示。蠕动泵将储液槽中的水打入釜Ⅰ，从反应器上部流出，依次通过釜Ⅱ、釜Ⅲ、釜Ⅳ后排出。4个釜的体积均为1500ml，各自带有可调速的搅拌电机，分别控制每个釜的搅拌强度，每个釜出口液体浓度由电导仪测定。图3釜式反应器混合特性研究远程实验操作界面（1）实验前先将电磁阀2#，3#，4#，5#，6#打开，排空四个釜内上次实验残留的液体，然后关闭阀门；（2）打开蠕动泵，设置流量为最大值，使四个釜充满（约15min），然后调整蠕动泵流量为设定值；（3）同时将4个

5、搅拌电机的转速调到设定值，使其达到全混流（推荐值为最大值），等待转速的稳定；（4）打开阀门6，将可能残余在管路中的水排净；（5）关闭阀门6，打开阀门1，让示踪剂充满管路；（6）等釜出口液体的电导率恒定后（电导率比实验开始的时候有较大的变化，这是因为水的电导率比空气的电导率大），打开阀门2，向釜内脉冲注入示踪剂（4s），记下此时刻t；（7）脉冲示踪后，注意观察各电导率的读数，等待电导率4的曲线回至走平，此时可以认为4个釜内的示踪剂被替换完全；（8）在放大图上选择一区域，满足：开始时刻在t时刻附近，结束时刻在电导率曲线走平的时刻附近，在这样的一个区域

6、内采集数据，并且将其组名保存为此转速下的电导率值；（9）停止搅拌桨，停止蠕动泵，将釜内的水排空，关闭电源，结束实验。五、实验数据记录和处理实验数据由计算机记录并保存，对保存后的数据进行以下处理。蠕动泵出口流量250ml/min，反应釜体积1070ml。作出4个反应釜出口示踪剂电导率随时间变化的图线如（搅拌桨转速150rpm）：电导率L时间/s图44个反应釜的L–t图线下面进行数学分析：（计算中浓度C以电导率L代替）对上述曲线用origin软件分别积分得，即各釜流出曲线的面积平均停留时间方差或，釜数以上各步运算结果如下表所示：ⅠⅡⅢⅣL020292

7、12519391998806767108456012931601591670891496812104917908013272427391739791651397.68510.29666.92796.69σt2281228233336239715236051σθ21.780.900.540.37N0.561.121.862.69E(θ)～θ曲线测定：1．理论E(θ)～θ曲线：由，分别画出N=1，2，3，4时的理论曲线如下：图5理论E(θ)~θ曲线由，计算数据，并用origin软件得到实验中实际的E(θ)～θ曲线如下：图5实验E(θ)~θ曲线六、实验

8、结果讨论釜数1234t理论36072010801440397.68510.29666.92796.69每一釜停留时间397.68112.