停留时间分布的测量
连续反应器的停留时间分布及流动模型参数的测定
连续反应器的停留时间分布及流动模型参数的测定连续反应器是化工过程中常用的反应器之一，其特点是进料和产物的连续流动，反应物在反应器中的停留时间是一个重要的参数。
停留时间分布及流动模型参数的测定对于反应器的设计、操作和优化具有重要意义。
停留时间分布是指进料从反应器的进口到出口所经历的时间。
在连续反应器中，每个分子或粒子在反应器中的停留时间可能不同，形成一定的分布。
停留时间分布的测定可以采用多种方法，其中较常用的是色谱法。
色谱法是一种基于成分浓度变化对时间的记录和分析的方法。
在连续反应器中，可以通过在进料中添加示踪剂，如某种色谱指示剂，来追踪反应物在反应器中的停留时间。
通过取样和分析，在不同时刻得到的浓度-时间曲线可以计算出停留时间分布。
流动模型参数的测定是指描述反应物在连续反应器中流动行为的参数。
常用的流动模型包括完全混合模型（CSTR）和分层流模型（PFR）。
完全混合模型假设反应物在反应器中快速均匀混合，适用于物理吸附、解离反应等。
分层流模型假设反应物在反应器中按照一定的流动方式进行，适用于化学反应、催化反应等。
流动模型参数的测定可以采用理论计算和实验测定结合的方法。
理论计算常用的方法包括理论模型的建立和数值模拟。
通过建立反应动力学模型和反应器流体力学模型，进行数值模拟，可以得到流动模型参数。
实验测定常用的方法包括加入示踪剂进行测定，如通过采样得到浓度-时间曲线，根据模型进行拟合，得到流动模型参数。
除了色谱法，还有其他一些测定停留时间分布和流动模型参数的方法。
例如，可以使用放射性示踪剂法，通过测量放射性示踪剂在反应器中的浓度变化，得到反应物的停留时间分布。
可以使用激光多普勒测速仪等仪器，测量流体在反应器中的速度分布，从而得到流动模型参数。
在连续反应器的设计和操作中，准确的停留时间分布和流动模型参数是非常重要的。
它们可以帮助确定最佳反应器尺寸和操作条件，提高反应器的效率和产物的质量。
因此，对于连续反应器的停留时间分布及流动模型参数的测定，需要选择合适的方法，并进行仔细的测量和分析。
实验二连续流动反应器停留时间分布测定
实验二连续流动反应器停留时间分布测定一、实验目的1.学会用示踪应答技术测定连续流动反应器内物料的停留时间分布。
2.学会用停留时间分布实验数据求F(t)，E（t）,t和值或0和的值。
3.学会用F(t),E(t),t和等数据判断实际反应器内流体的流刑，并分析改善实际反应器性能措施。
二、实验原理判断物料在反应器内的流动情况属于那一种类型，主要依靠物料在反应器里的停留时间分布函数。
同时停留时间分布函数也是对于物料在反应器内流动情况进行数学描述的方式。
根据停留时间分布函数的定义，在连续定常态流动体系中曾在体系停留了t-dt时间的流体，在出口流中所占的分率为E(t)dt,，而E(t)称为停留时间分布密度函数，其量纲随机变量（t）的函数。
按此定义：E(t)dt=()失踪器=()液体本实验采用脉冲一示踪法。
在均相连续流动的反应器内连续定常态通入流量为u（升/分）清水，当体系稳定后，瞬间加入一定量的示踪剂M0克（饱和的氯化钾溶液），同时每隔一定时间其电导率，并换成相应的出口物浓度C(g/t),即测在出口物料中示踪剂浓度c(t)随时间的变化用脉冲法由出口示踪剂浓度－时间曲线，可以找到该流动体系的停留时间分布函数E(t).示踪剂注入后，经过t→t+dt时间间隔从出口所流出的示踪占示踪总量（M0）的分率为：()示踪器==因示踪剂与物料在同一流动体系里所以()示踪器=()物料= E(t)dtE(t)= 或E(t)=式中：c(t1)—出口物浓度F0—物料的体积流量M0---示踪剂量计算平均停留时间：=方差：=－ 2计算单槽的空间时间te=VR/F0式中：VR－反应的体积F0－物料的体积流量三、实验装置图1－1均相反应器实验装置流程图1、2、储液瓶；3、泵；4、到顺闸；5、电磁阀；6、转子流量剂；7、搅拌电机；8、反应槽；9、管式反应器；10、电机；11、测样机；12、电导仪；13、记录仪四、操作步骤1、测单槽的E(t)曲线：（1）往单槽中装水到流出口位置，将反应槽不装满水，达到连续定常态流动后，将转子流量计调节其度数10L/h，开动搅拌器。
化工专业实验：停留时间分布的测定
停留时间分布的测定一、实验目的1. 了解利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法；2. 掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法；3. 掌握用理想反应器串联模型来描述实验系统的流动特性。
二、实验原理停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法。
它的基本思路是：在反应器入口以一定的方式加入示踪剂，然后通过测量反应器出口处示踪剂浓度的变化，间接地描述反应器内流体的停留时间。
常用的示踪剂加入的方式有脉冲输入、阶跃输入和周期输入等。
本实验选用的是脉冲输入法。
脉冲输入法是在极短的时间内，将示踪剂从系统的入口处注入主流体，在不影响主流体原有流动特性的情况下随之进入反应器。
与此同时，在反应器出口检测示踪剂浓度c(t)随时间的变化。
整个过程可以用图1形象地描述。
示踪剂加入示踪剂检测Ｑ∞Q(a) 脉冲输入法C Ct=0 t(b) 脉冲输入(c) 出口响应图1 脉冲法测停留时间分布脉冲输入法测得的停留时间分布代表了物料在反应器中的停留时间分布密度即E(t)。
若加入示踪剂后混合流体的流率为Q，出口处示踪剂浓度为C(t)，在dt时间里示踪剂的流出量为Qc(t)dt，由E(t)定义知E(t)dt是出口物料中停留时间在t与t+dt之间示踪剂所占分率，若在反应器入口加入示踪剂总量为m 对反应器出口作示踪剂的物料衡算，即（１）示踪剂的加入量可以用下式计算（２）在Ｑ值不变的情况下，由（１）式和（２）式求出：（３）关于停留时间的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t)，即（４）用停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)来描述系统的停留时间，给出了很好的统计分布规律。
但是为了比较不同停留时间分布之间的差异，还需要引入另外两个统计特征值，即数学期望和方差。
数学期望对停留时间分布而言就是平均停留时间_t ，即 （５）方差是和理想反应器模型关系密切的参数，它的定义是：（６） 若采用无因次方差2Θσ则有222/t t σσΘ=对活塞流反应器02=Θσ,而对全混流反应器12=Θσ;对介于上述两种理想反应器之间的非理想反应器可以用多釜串联模型描述。
实验十九 连续均相反应器停留时间分布的测定
实验十九连续均相反应器停留时间分布的测定1 实验目的本实验旨在通过测量连续均相反应器中溶液的进出时间，得到反应器的停留时间分布，并探究不同进料流速对停留时间分布的影响。
2 实验原理连续均相反应器是指反应物在气液、液液或固液两相混合后，在反应器内不断流动，实现反应的一种装置。
在连续均相反应器中，每个质点在反应器内的停留时间是不同的，因此停留时间分布是一个反应器的重要性能参数。
停留时间分布是指质点在反应器内停留时间的概率密度函数，它能反映反应器内的流动特性、物理化学变化。
在本实验中，设计的反应器为塔式反应器，研究单一液相在反应器中的停留时间分布。
反应器内的搅拌器不断搅拌反应液，以保持液体中浓度的均匀分布，使反应均匀进行。
反应器内自上向下分别放置了进料管口、液面计和出料口，通过测量进出管口的时间，可以测定连续均相反应器中质点的停留时间分布。
3 实验步骤3.1 实验器材塔式连续反应器、溶液储罐、液面计、蠕动泵、计时器。
1. 准备实验样品。
将20%的乙醇溶液稀释为5%分数的乙醇溶液，作为实验样品。
2. 设置实验参数。
设定不同的进料流速，包括1.0 mL/min、2.0 mL/min、3.0 mL/min、4.0 mL/min、5.0 mL/min。
3. 注入实验样品。
将实验样品注入液体储罐，设定蠕动泵的流速。
4. 记录出料时间。
在实验操作开始时，记录出料口的时间和液面计读数，随着溶液的流动，不断记录出料时间和液面计读数。
5. 重复实验。
重复同样的实验步骤，至少进行3次以上的实验。
4 实验结果4.1 停留时间分布曲线通过实验数据计算得出不同进料流速下的停留时间分布曲线，如图所示。
图中的横坐标为反应器内质点的停留时间，纵坐标为停留时间的概率密度函数。
根据图中的曲线可以看出，不同进料流速下，停留时间分布的峰值和分布范围都存在差异。
在进料流速较低（≤2.0 m L/min）时，停留时间分布的峰值较窄、分布范围较窄。
停留时间分布讲义
实验五 连续流动搅拌釜式反应器停留时间分布的测定1实验的意义和目的在研究工业生产反应器内进行的液相反应时，不仅要了解浓度、温度等因素对反应速度的影响，还要考虑物料的流动特性和传热与传质对反应速度的影响。
由于种种原因造成的涡流、速度分布等使物料产生不同程度的返混。
返混不仅会改变反应器内的浓度分布从而影响反应率，同时还会给反应的放大、设计带来很大的困难。
反应器的返混程度是很难直接观察和度量的。
返混会产生两个孪生现象：其一是改变了反应器内的浓度分布；其二是造成物料的停留时间分布。
测定物料的停留时间分布是一种比较简单的方法。
因此，通常采用测定停留时间分布的来探求反应器的返混程度。
通过测定反应器的停留时间分布，对过程的物理实质加以概括和简化，可以概括出流动模型。
本实验的目的是：（1） 解反应器中物料返混的现象；（2） 掌握停留时间分布的实验测定方法；（3） 掌握脉冲法测定停留时间分布的数据处理的方法；（4） 排除实验障碍，正确测定实验数据。
2实验原理应用应答技术，利用脉冲加入示踪物的方法，在连续流动搅拌釜式反应器中进行停留时间分布测定。
在系统达到稳定后，瞬间将示踪物注入搅拌釜中，然后分析出口流体中示踪物的浓度变化，并且通过出口流量V 和浓度C p ，示踪物的加入量M 来计算其停留时间分布，即： 分布密度函数：0.()()p p p V C C dF t E t dt M C dt∞===⎰； 分布函数：000()t tpp p C dtV C dt F t M C dt∞==⎰⎰⎰； 平均停留时间：0000()()pp t E t dt tC dt t E t dtC dt ∞∞∞∞⋅==⎰⎰⎰⎰；停留分布的方差：2222000()()()()tt t E t dt t E t dt t E t dtσ∞∞∞-⋅==⋅-⎰⎰⎰ 220p p t C dtt C dt∞∞=-⎰⎰如果用对比时间 t t θ=为自变量表示概率函数，则平均停留时间1t tθ==；在对应的时标处，即θ和t t θ=，停留时间分布函数值相等，()()F F t θ=；停留时间分布密度()()()()(/)dF dF t E t E t d d t t θθθ===⋅；对应的随机变量θ的方差22200(1)()(1)()E d E t td σθθθθθ∞∞=-=-⎰⎰ 2201()()t t E t dt t ∞=-⎰ 有了以上关系，显然，对于全混流，21σ=对于平推流，220t σσ==对于一般实际情况，201σ≤≤ 当流动搅拌反应器在搅拌足够剧烈时，可看成理想全混流反应器。
连续流动反应器停留时间分布实验
连续流动反应器停留时间分布实验连续流动反应器是常用于化工反应及生化领域的一种反应器类型。
在设计和优化连续流动反应器时，了解反应物在反应器内停留时间的分布非常重要。
停留时间分布可以影响反应的效率和产物的质量。
因此，对连续流动反应器的停留时间分布进行实验研究非常必要。
连续流动反应器停留时间分布实验的基本原理是在反应器中加入一个追踪物质，并测量其在反应器内的浓度随时间的变化。
这个追踪物质可以是一种稳定的成分，比如氧气，也可以是一种反应物的前体，比如溶解在反应物中的亚硝酸盐。
实验时，首先需要准备反应器和反应物。
将反应器的出口通过一次反应后直接进入仪器检测，仪器用来监测追踪物质的浓度随时间的变化。
随后，将追踪物质加入反应物中，并开始流动。
在流动过程中，仪器将不断测量反应器中追踪物质的浓度，并将结果表示为一组数据。
通过处理这组数据可以得到不同停留时间下追踪物质浓度的分布情况。
一般来说，停留时间越长，追踪物质浓度下降的越多。
因此，停留时间分布实验可以为连续流动反应器的设计和优化提供一些有用的信息。
关于实验过程中的一些需要注意的事项，首先需要保证实验的稳定性和准确性，不要让实验条件产生太大的变化。
其次，实验过程需要对诸如流速、温度、反应物浓度等参数进行控制和调整以保证实验的准确性。
最后，对实验结果的处理需要认真对待，确保数据的精确性和可靠性。
总之，连续流动反应器停留时间分布实验是一项非常重要的实验研究工作，可以为连续流动反应器的设计和优化提供必要的信息。
实验设计和实验过程需要认真对待，以确保实验结果的可靠性和准确性。
停留时间分布的实验报告
一、实验目的1. 理解停留时间分布的概念和意义；2. 掌握脉冲示踪法测定停留时间分布的方法；3. 分析不同反应器类型下的停留时间分布特点；4. 学会运用停留时间分布数据对反应器进行设计和优化。
二、实验原理停留时间分布（Residence Time Distribution，RTD）是指在一定时间内，反应器内物料停留时间与物料量的关系。
它反映了反应器内物料流动的均匀性和返混程度。
停留时间分布可以通过脉冲示踪法进行测定，即向反应器入口加入一定量的示踪剂，测量示踪剂在出口处的浓度随时间的变化，从而得到停留时间分布。
三、实验材料与设备1. 实验材料：示踪剂、反应器（管式、釜式、活塞管式、全混流反应器）、反应物；2. 实验设备：脉冲示踪仪、色谱仪、数据采集系统、流量计、计时器等。
四、实验步骤1. 实验前准备：将反应器清洗干净，并检查其密封性；准备好示踪剂、反应物等实验材料。
2. 反应器预热：开启反应器，通入反应物，预热至实验所需温度。
3. 脉冲示踪：使用脉冲示踪仪向反应器入口加入一定量的示踪剂，记录示踪剂加入时间。
4. 示踪剂浓度测量：使用色谱仪检测反应器出口处的示踪剂浓度，记录数据。
5. 数据处理：利用数据采集系统对示踪剂浓度随时间的变化数据进行处理，得到停留时间分布曲线。
6. 分析比较：分析不同反应器类型下的停留时间分布特点，如均相反应器、非均相反应器等。
五、实验结果与分析1. 停留时间分布曲线：实验得到了不同反应器类型下的停留时间分布曲线，如图1所示。
图1 不同反应器类型下的停留时间分布曲线2. 停留时间分布特点分析：（1）管式反应器：停留时间分布曲线呈现单峰分布，表明物料在反应器内流动较为均匀。
（2）釜式反应器：停留时间分布曲线呈现双峰分布，表明物料在反应器内存在返混现象。
（3）活塞管式反应器：停留时间分布曲线呈现多峰分布，表明物料在反应器内流动复杂，存在多个停留时间区间。
（4）全混流反应器：停留时间分布曲线呈现平坦分布，表明物料在反应器内流动均匀，无返混现象。
实验一 填充管式反应器液体停留时间分布和其流动模型参数的测定
实验一 填充管式反应器液体停留时间分布及其流动模型参数的测定一、实验目的当流体(气体或液体)流经填充层进行均相反应，或者流体通过固体颗粒层(固定床)进行非均相反应或非均相催化反应时，由于各种原因造成流体质点在反应器内停留时间不一，形成不同的停留时间分布。
不同的停留时间分布直接影响反应结果，如反应的最终转化不同。
填充管式反应器或固定床反应器均可视为连续流动的管式反应器，其理想流动模型为活塞流模型。
这类反应器的理想流动模型能够的检验，实现理想流动的边值操作条件的确定，以及非理想流动反应器的流动模型和模型参数的确定，都应先通过实验测定流体流经反应器的停留时间分布。
停留时间分布的实验测定方法通常用两种方法：脉冲激发——响应法和阶跃激发——响应法。
本实验以水为主体流体，以氯化钾饱和溶液为示踪剂，采用脉冲输入的方法测定流体流经填充层或固定床层的停留时间分布。
这种方法不仅用于检验或确定填充管式均相反应器和固定床均相反应器的流动模型，也适用于填料塔等传质设备。
通过本实验掌握一种测定停留时间分布的实验技术，同时初步掌握对流体流经固体颗粒层这类是设备的流动模型检验和模型参数的实验测定方法。
毫无疑问。
通过实验对于数学模型方法和流动模型等方面的有关概念，原理和方法会有更深入的理解。
二、实验原理采用脉冲激发——响应法测定停留时间分布的实验方法，是当主流流体以恒定的体积流率流经具有一定堆积的填充层时，在反应器如口出瞬时脉冲注入一定量的示踪剂，和此同时在反应器出口处检测示踪物浓度和时间的关系曲线，即t t c -)(曲线，并可转化为停留时间分布密度和时间的关系曲线，即t t E -)(曲线。
由停留时间分布实验曲线可以定性地诊断流体流经反应器的流动状况。
停留时间分布属于随机变量的分布，概率上还可以定量地用数字特征加以描述，表征这种随机分布的数字特征主要是数学期望和方差。
(1) 停留时间分布的数学期望，t随机变量的数学期望也就是该变量的平均数。
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停留时间分布的测量
1 固体粒子停留时间分布测量
固体粒子停留时间测量方法有间接法和直接法两种.间接的测量是基于总的固体相速度和相分率,而直接法大多借助示踪剂进行测量.
采用示踪剂测量时.除要求示踪剂具有与被测体系有相同的流动行为外.还要求具有可辨别的其他物理或化学性质.诸如荧光性.导电性.红外或介电性等.最常用的示踪剂是颜色示踪剂.化学示踪剂.磁性示踪剂.放射性示踪剂等.
(1)颜色示踪剂方法:对于具有透明壁的设备.颜色示踪剂无疑是简单易行的方法.对于多孔粒子.只需将颜料包埋到粒子中即可.对于非多孔粒子.最简单的方法是将颜料涂在表面.但由于表面的颜料容易脱落.影响测量精度.为此.最好能将颜料均匀地混到粒子中.当然无论是多孔或非多孔体系.颜料须与液相不相溶.
这种方法的优点是形象.直接.其缺点或局限性是要求设备具有透明壁和良好的观察设备.如遥控可移动的摄像机及其良好的光学系统,如果示踪剂被非示踪剂粒子包围.则无法检测到.从面影响精度,同时能够观察到的主要是壁附近的信息.有时难以代表整体的行为,实验后的粒子重新分拣通常是困难的.所以物料难以重复使用.废料的处理也是个问题.
(2)化学示踪剂方法:这种示踪剂的化学组成是不同的.所有其他的物理性质与非示踪剂粒子相同.示踪剂必须不与体系中的其他组分发生反应.取样必须有代表性.
2 液相停留时间分布测量
液相停留时间分布常用的测量方法有染料示踪剂测量法.电导示踪法.折射指数法.放射性法和热示踪剂法等.
在采用示踪剂测量方法时.一般要求示踪剂的流动性质.特别是密度.粘度.界面张力和互溶性等必须尽可能接近于被测试介质.同时为了保证相似性.对于水溶性体系建议用水溶性电解质作为示踪剂.对于有机体系则采用可溶于有机物的物质作示踪剂.
如果混合体系中含有多孔固体.或者容器内壁.或内部构件易于吸收示踪剂.那么一些示踪剂就会被吸附到这些材料上.从而增大测量难度.此时就要设法选择一种不易被吸附的材料作示踪剂.
(1)染料示踪剂测量法:这种测量方法的原理很简单.首先将示踪剂在进口区注入.如果釜壁是透明的.可以目测示踪剂的运动轨迹.通常是将相应的检测器置于进口和出口处.根据两处浓度的变化曲线计算停留时间分布.这种方法的优点是测量直接.迅速.成本低,缺点是对于非常深色的体系或重油的体系.难以找到合适的染料.
(2)电导示踪法:这种方法通常用于被测体系是非电导的.面引入电导介质作示踪剂.电导率随浓度的不同而变化.常用的电解质有NaCl.KCl等.该方法具有简单.迅速.易于使用等优点,但一般只用于水溶性体系.
(3)折射指数法:这种方法引入了折射指数.明显不同于被测体系的介质作为示踪剂的方法.测量原理类似于前面的方法.该方法使用简单.响应迅速,但也只适用于透明体系.
3 气相停留时间分布测量
气体停留时间的测量非常类似干前面用于固体粒子和液相体系的测量方法.其中化学示踪剂法是使用最广泛的一种测量方法.常用的示踪气体是氦.。