单釜和三釜的返混性能的测定数据处理
停留时间分布 返混装置 使用说明 实验指导书
单釜与多釜串联反应器返混实验装置一、前言单釜与三釜串联返混实验装置是测定带搅拌器的釜式液相反应器中物料返混情况的一种设备，它对加深了解釜式与管式反应器的特性是最好的实验手段之一。
通常是在固定搅拌马达转数和液体流量的条件下，加入示踪剂，由各级反应釜流出口测定示踪剂浓度随时间变化曲线，再通过数据处理得以证明返混对釜式反应器的影响，并能通过计算机得到停留时间分布密度函数及单釜与三釜串联流动模型的关系。
此外，也可通过其它种类反应器进行对比实验，进而更深刻的理解各种反应器的特性。
二、装置流程图装置流程图见图1。
图1单釜与三釜串联装置流程示意图三、操作步骤1. 准备工作（1）配制饱和KCl溶液。
（2）检查电极导线连接是否正确。
（3）检查仪表柜内接线有无脱落！！！2. 操作打开总电源开关，按下“仪表上电”开关，开启入水阀门，向水槽内注水。
单（大）釜实验时：（1）启动水泵，关闭三釜进水转子流量计的阀门，慢慢打开单釜进水转子流量计的阀门（注意！初次通水必须排净管路中的所有气泡，特别是死角处）。
调节水流量维持在0~20L/h之间某值。
使釜充满水，并能正常地流出。
（2）分别开启单（大）釜搅拌马达开关，后再调节马达转速的旋钮，搅拌速率维持在400rpm左右。
按电导率仪使用说明书分别调节调温度电极常数和“调零”等。
调整完毕，备用。
（电导仪的使用方法见该仪器使用说明书）（3）开启计算机电源，在桌面上双击“单釜与多釜串联实验”图标，选择“单釜实验”，进入单釜实验软件画面，然后单击画面上“开始实验”按钮，实验开始并打开“趋势曲线”绘制窗口，然后再单击“数据记录”按钮，并在“数据记录”窗口内分别输入数据间隔时间（比如30秒）、数据记录总个数（比如50个），输入后先此窗口内的“数据设定”按钮，再单击“开始记录”按钮，然后向单（大）釜示踪剂注入口用注射器注入一定量（比如8.0ml）的饱和KCl溶液，此时可进行数据的实时采集。
待采集结束（达到数据记录总数），按下“数据处理”按钮后，会弹出“数据处理”窗口，并显示计算结果，按下“保存数据”按钮保存数据文件，最后按“退出系统”结束本实验。
实验8 连续流动反应器中的返混测定
实验8 连续流动反应器中的返混测定实验八连续流动反应器中的返混测定1.目的及任务1.1 实验目的1.了解全混釜和多釜串联反应器的返混特性;2.掌握利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法;3.了解停留时间分布与多釜串联模型的关系;4.了解模型参数n的物理意义及计算方法。
1.2实验任务1. 用脉冲示踪法测定单反应釜停留时间分布，确定返混程度;2. 用脉冲示踪法测定三反应釜串联系统的停留时间分布，确定返混程度;2.基本原理在连续流动的釜式反应器内，激烈的搅拌使得反应器内物料发生混合，反应器出口处的物料会返回流动与进口处物料混合，形成空间上的返混;为限制空间返混的发生程度，通常从几何空间上将一个反应釜分成多个反应釜，可以使返混程度降低。
在连续流动的釜式反应器内，不同停留时间的物料之间的混合形成时间上的返混。
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时间分布时，我们可以发现，相同的停留时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，因此不能用停留时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义及物料衡算，可知QftdtVCtdt,,, ，，，，(1) 示踪剂加入量符合, ，，Q,VCtdt(2) ,0由(1)与(2)可得停留时间分布密度函数VCtCt，，，，，，ft,, ,,(3) ，，，，VCtdtCtdt,,00由此可见与示踪剂浓度成正比。
因此，本实验中用水作为连续流动的物料，，，，，ftCt以饱和KCl作示踪剂，在反应器出口处检测溶液电导值。
在一定范围内，KCl浓度与电导值L成正比，则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，即，这里，，，，ft,Lt，，，为t时刻的电导值，为无示踪剂时电导值。
反应工程实验讲义
单釜和多釜串联返混性能测定一、实验目的本实验通过单釜与三釜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，从而掌握控制返混的措施。
本实验目的为：1．掌握停留时间分布的测定方法；2．了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 3．了解模型参数N 的物理意义与计算方法。
二、实验原理在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混合称为返混。
返混程度的大小通常用物料在反应器内的停留时间分布来测定。
然而，在测定不同状态的反应器内物料的停留时间分布时发现，相同的停留时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关系，因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度，而要借助于相关的数学模型来间接表达。
物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程，需用概率分布的方法来定量描述。
所用的概率分布分布函数为停留时间分布密度函数)(t E 和停留时间分布函数)(t F 。
停留时间分布密度函数)(t E 的物理意义是：同时进入的N 个流体粒子中，停留时间介于t 到dt t +间的流体粒子所占的分率为N dN /为dt t F )(。
停留时间分布函数)(t F 的物理意义是：流过系统的物料中停留时间小于t 的物料的分率。
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，同时在出口液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义，可知)2()()1(/)()(0⎰∞==dtt Vc Q Q dt t Vc dt t E所以)3()()()()()(0⎰⎰∞∞==dtt c t c dtt Vc t Vc t E由此可见，)(t E 与示踪剂浓度)(t c 成正比。
因此，本实验中用水作为连续流动的物料，以饱和KCl 作示踪剂，在反应器出口处检测溶液电导值。
在一定范围内，KCl 浓度与电导值成正比，则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，即)()(t L t F ∝，这里∞-=L L t L t )(，tL 为t 时刻的电导值，∞L 为无示踪剂时的电导值。
单釜与三釜串联连续流动反应器中的返混测定实验目的
实验操作步骤及注意事项
1. 打开总电源，关闭各釜出口阀，打开水龙头（开小些即可）， 调节单釜及三釜的进水流量计，流量设置为15 L/h，将单釜及 三釜内依次注满水并使每个釜均保持流量稳定；
2. 开启电导率仪，校正后置于“测Ⅱ”档； 3. 开启搅拌装置，转速设置为：单釜 150 rpm ，三釜 300 rpm 。
单釜与三釜串联连续流动反应器中的返 混测定
实验目的
1. 掌握停留时间分布的测定方法； 2. 了解单釜和多釜串联反应器的返混特性，并
确定其返混程度； 3. 了解停留时间分布与多釜串联模型的关系； 4. 掌握多釜串联模型参数的物理意义及计算
方法
实验原理
连续流动反应器中，由于空间的反向运动和不均匀流动造 成的不同停留时间物料之间的混合，称为返混。返混程度 的大小，一般很难直接测定，通常利用测定物料在反应器 中的停留时间分布来研究返混程度。但相同的停留时间分 布却可能有不同的返混情况，即停留时间分布与返混之间 不存在一一对应的关系，因此不能用停留时间分布的实验 测定数据直接表示反应器内物料的返混情况，而需要借助 于符合实际流况的反应器数学模型来间接表达，因为反应 器数学模型的模型参数可以定量反映返混程度。
间分布函数F(t)”。根据停留时间分布密度E(t)的物理意义，在t=0时注入的
示踪剂，其停留时间分布密度必按E(t)分配，停留时间介于t至t+dt间的那部
分示踪剂量 ，必将在t至t+dt由系统出口流出，其量为 VC(t)dt
V — 流入系统的流体体积流量;
Q E (t)d tVC (t)dtQ — 示踪剂的量; C(t) — t时刻系统出口流体中的示踪剂
5. 待系统稳定后，用注射器分别向单釜及三釜反应系统 中迅速注入8ml及4ml的示踪剂，待注入三分之二时， 立即在计算机上点击开始，以便及时记录示踪剂浓度 随时间的变化情况。注意：拔出注射器时不要把小橡 皮塞带出。
釜式反应器返混测定和管式反应器返混测定实验报告评分标准
实验报告评分标准实验名称釜式反应器返混测定和管式反应器返混测定班级姓名学号成绩实验周次同组成员一．实验预习1、实验概述（阐明实验目的、原理、流程装置；写清步骤、所要采集的数据；列出化学品、器材清单；分析实验过程危险性）（10 分）实验目的：1 分原理阐述：2 分相平衡数据和图：2 分流程装置：2 分实验步骤：2 分分析实验过程危险性：1 分2、预习思考（5 分）错一题扣0.5 分完整度和认真度：1 分3、方案设计（5 分）实验方案设计题目本实验为液相环境下对停留时间分布进行测定。
当系统相态发生变化后，应该如何测定停留时间分布？请设计实验方法和实验过程。
二．实验过程1、原始记录（要求：记录操作条件、原始数据，注意有效数字、单位格式）（10 分）操作条件：4 分原始数据：6 分2、实验现象（5 分）对装置现象有描述（3 分）对计算机记录曲线的变化（或电导率的变化）有描述（2 分）三．实验数据处理1、数据处理方法（计算举例、计算结果列表）（10 分）2、数据处理结果（10 分）正确将计算机计算结果在报告上呈现：10 分共 5 份，单釜、多釜、单管 R=0、单管 R=3、单管 R=5。
少一份扣 2 分。
四．结果讨论（实验现象分析、误差分析、实验结论）（20 分）实验现象分析：2 分误差分析：3 分实验结论：2 分讨论：13 分实验报告评分表： 实验预习 实验过程实验数据处理结果讨论20 自我评估5 格式规范5 总分 实验概述10预习思考5 方案设计5 课堂讨论5 操作规范10 原始数据10 实验现象5 数据处理方法10 数据处理结果10指导教师审阅意见：优秀 100—90 良好 89—76 合格 75—60 不合格 59—0教师签名： 日 期：。
连续流动反应器中的反混测定实验指导
连续流动反应器中返混测定一实验目的本实验通过三釜反应器中停留时间分布的测定，本实验目的为(1)掌握停留时间分布的测定方法。
(2)掌握如何应用停留时间分布的测定来描述反应器中的逆向混合情况。
(3)了解模型参数n的物理意义及计算方法。
二实验原理在连续流动的反应器内，不同停留时间的物料之间的混和称为返混。
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时间分布时，我们可以发现，相同的停留时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，因此不能用停留时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。
物料在反应器内的停留时间完全是一个随机过程，须用概率分布方法来定量描述。
所用的概率分布函数为停留时间分布密度函数f()t 和停留时间分布函数F()t。
停留时间分布密度函数f()t的物理意义是：同时进入的N个流体粒子中，停留时间介于t到t+dt间的流体粒子所占的分率NdN为f()t dt。
停留时间分布函数F()t的物理意义是：流过系统的物料中停留时间小于t的物料的分率。
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义，可知()()Q dt t C V dt t f ⋅= (1) ()⎰∞=0dt t VC Q (2) 所以()()()()()dt t C t C dt t VC t VC t f ⎰⎰∞∞==00 (3)由此可见()t f 与示踪剂浓度()t C 成正比。
因此，本实验中用水作为连续流动的物料，以饱和KCl 作示踪剂，在反应器出口处检测溶液电导值。
在一定范围内，KCl 浓度与电导值成正比，则可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，即()()t L t f ∝，这里()∞-=L L t L t ，t L 为t 时刻的电导值，∞L 为无示踪剂时电导值。
单釜与三釜串联反应器中的返混实验
一、实验目的1、了解停留时间分布测定的基本原理和实验方法；2、了解多釜串联模型中模型参数N的的计算方法和物理意义；3、掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法。
二、实验原理在连续操作的反应器内，由于空间的反向运动和不均匀流动造成不同年龄的粒子或微团间的混合成为返混。
返混程度的大小一般难以直接测定，通常是利用无聊停留时间分布的测定来研究返混程度。
但是返混和停留时间两者之间并存在一一对应关系，即具有相同的停留时间分布可以有不同的返混情况，因此，不能直接把测定的停留时间用于描述微团间充分混合系统的返混程度，而要借助于符合实际流动的模型方法。
物料在反应器中的停留时间完全是随机过程，根据概率统计理论，可籍用两种概率分布定量地描述物料在流动系统中的停留时间分布，这两种概率分布为停留时间分布函数F⑴和停留时间分布密度函数E⑴。
停留时间分布密度函数E(t)的定义是：在定常态的连续流动的系统中，相对于某瞬间t=0 的流入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t与t+dt之间的流体的质点所占得分率应为E⑴出。
停留时间分布函数F(t)的定义为：在定常态的连续流动的系统中，相对于某瞬间t=0的流入反应器的物料,在反应器出口料流中停留时间少于t的物料所占得分率。
根据定义E(t)和F(t)的关系为:F(t)= S,E(t)dt.停留时间分布的实验测定有脉冲法、阶跃法等。
本实验采用脉冲法，当被测系统达到稳定后，在系统的入口处瞬间注入一定量M的示踪剂，同时开始在出口流体中检测示踪剂的浓度变化。
根据停留时间分布密度函数E(t)的意义，可知在t=0时注入示踪剂，其停留时间分布密度必按E(t)函数分配，因此可预计停留时间介于t至t+dt间的那部分示踪剂物料量为M EQ)dt,必将在t至t+dt自系统的出口流出，气量为V∙C(∕)力，故M ∙E⑴dl = V ∙C(t)dt(9-1)叫、VC(t)V ∙C(r)C(r) SZn E{t) = ----- = ∙≠ ------------- = -P- ------- ( 9-2 )M rv c(t)dt kc(f)df0 0式中：V——流体体积流量M 示踪计量C(t)——t时刻在出口流体中的示踪剂浓度由(9-2)式可以看出，所测反应器系统中物料的停留时间分布密度函数E(t)正比于反应器出口示踪剂浓度。
单釜与三釜串联连续流动反应器中的返混测定实验目的
02
通过比较单釜与三釜串联连续流动反应器的优缺点，有助于优化生产工流动反应器的返混效果对产品质量和生产效率 的影响，采取有效措施降低返混程度，提高反应效率和产物质量。
THANKS
物料的输入和输出。
搅拌装置
03
搅拌装置是单釜连续流动反应器的关键部分，用于促进物料混
合和化学反应的进行。
单釜连续流动反应器的特点
01
02
03
操作简便
适用于多种反应
高转化率和选择性
单釜连续流动反应器结构简单， 操作方便，易于实现自动化控制。
单釜连续流动反应器适用于多种 类型的化学反应，如聚合、酯化、 水解等。
数据分析
对实验数据进行统计分析，计算 返混程度的各项指标，如停留时 间分布、混合指数等。
结果比较
比较单釜与三釜串联连续流动反 应器的返混程度，分析不同结构 对流体混合效果的影响。
结论总结
根据实验结果分析，总结出不同 连续流动反应器的优缺点，为实 际生产中的反应器选择和优化提 供依据。
05
单釜与三釜串联连续流动反 应器的返混效果比较
稳定性
连续流动模式有助于减少返混和波动，提高实验 结果的稳定性。
三釜串联连续流动反应器的应用场景
化学合成
适用于需要多步骤连续反应的合成过程，如药物生产、染料合成 等。
生物反应
可用于培养微生物或细胞，进行发酵、酶催化等生物转化过程。
环境治理
处理有毒有害物质，实现废气、废水的净化或资源化利用。
04
返混测定实验方法
通过优化进料速度、搅拌速度和 温度等参数，可以实现高转化率 和选择性。
单釜连续流动反应器的应用场景
化工生产
单釜连续流动反应器广泛应用于化工生产中，如石油化工、 精细化工等领域。