实验8 连续流动反应器中的返混测定
多釜串联反应器及管式反应器返混测定实验
多釜串联反应器及管式反应器返混测定实验多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多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。
本实验通过管式反应器与三釜串联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。
一、实验目的(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。
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N dN 为f(t)dt 。
停留时间分布函数F(t)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。
实验八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(1)示踪剂加入量符合(2)由( 1)与( 2)可得停留时间分布密度函数(3) 由此可见f t 与示踪剂浓度C t 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 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L t L t L ， L t 为 t 时刻的电导值， L ∞ 为无示踪剂时电导值。
停留时间分布密度函数 f t 在概率论中有二个特征值，即平均停留时间（数学期望） t 和方差 t 2。
连续流动反应器中的返混测定实验报告
连续流动反应器中的返混测定实验报告篇一：《连续流动反应器中的返混测定实验报告》嗨，今天我要给大家讲一讲我们做的一个超有趣的实验——连续流动反应器中的返混测定实验。
我和我的小伙伴们刚进实验室的时候，都特别兴奋。
哇，那些仪器看起来就像神秘的魔法道具一样。
我们的老师站在前面，就像一个魔法师要带领我们探索一个奇妙的世界。
这个实验的目的呢，就是要测定连续流动反应器中的返混情况。
啥是返混呢？就好比一群小动物在一条小路上走，本来应该是按照顺序规规矩矩地往前走的，可是突然有些小动物开始乱走，跑到别的小动物前面或者后面去了，这种混乱的情况就有点像返混。
那在这个反应器里，流体就像那些小动物，正常情况下是有一定的流动规律的，要是出现返混，就打乱这个规律了。
我们开始做实验啦。
首先看到的是那个连续流动反应器，它长长的，有点像一个大管道。
我们小心翼翼地把各种试剂加入进去，那感觉就像是在给这个大管道喂食一样。
旁边的同学小明特别紧张，他紧紧地握着试剂瓶，说：“我可千万不能加错了，这就像厨师做菜不能放错调料一样啊。
”我笑着对他说：“你就放心吧，咱们都准备这么久了。
”然后呢，我们要启动一些设备来让流体在反应器里流动起来。
这时候就听到机器嗡嗡嗡的声音，就像一群小蜜蜂在唱歌。
流体在反应器里流动的时候，我们得想办法去测量返混的情况。
这可不容易呢。
我们就像侦探一样，要寻找各种线索。
我们用到了一种特殊的方法，叫示踪法。
就好像是在一群白色的羊里面放进一只黑色的羊，然后观察这只黑色的羊是怎么在羊群里乱跑的。
我们往反应器里加入一种特殊的示踪物，然后在不同的地方检测它的浓度。
这时候我们就得很仔细啦，因为一点点小错误就可能让我们得到错误的结果。
我和小红负责在一个检测点检测浓度。
小红眼睛紧紧盯着检测仪器，嘴里还不停地念叨：“快给我个准确的数字呀。
”我在旁边给她加油打气：“别着急，它就像一个害羞的小朋友，等会儿就会告诉你答案了。
”当我们终于得到一个数值的时候，我们都高兴得跳了起来。
连续循环反应器中返混状况测定
实验名称：实验三连续循环反应器中返混状况测定模块名称预习考查题目权重1、理想的连续循环反应器在循环比R=0和R=∞时，将成为哪两种理想的反应器？（）A、R=0时为全混流反应器；R=∞时为平推流反应器B、R=0时为平推流反应器；R=∞时为全混流反应器C、R=0时为无梯流反应器；R=∞时为微分流反应器D、R=0时为平推流反应器；R=∞时为微分流反应器2、以下对连续循环反应器的循环比的定义，正确的说法是？（）A、循环体积流量与反应器入口体积流量之比B、反应器入口体积流量与循环体积流量之比C、循环体积流量与最终离开反应器物料的体积流量之比D、最终离开反应器物料的体积流量与循环体积流量之比3、描述返混程度的多釜串联模型参数n，与连续循环反应器的循环比R的关系式？（）A、增大循环比R，模型参数n将增大B、增大循环比R，模型参数n将出现极值C、增大循环比R，模型参数n不变D、增大循环比R，模型参数n将减小4、在连续循环反应器中，限制返混的措施有？多选（）A、填充固体填料B、增大循环比RC、增大管径D、提高高径比5、实验采用饱和KCL水溶液作为示踪剂的理由是？多选（）A、无毒无害，价廉易得B、强电解质，电导率响应灵敏20C、易于溶解在测定体系中D、不与体系发生化学反应你的回答本模块得分[满分100]B|C|D|A,B,C,D|A,B,C,D 93 模块名称仪器选择题目权重选错一次扣5分10你的回答本模块得分[满分100]正确答案：记录仪、微机、循环泵、排液阀、填料塔 (红色圈所指示部分)、电导仪、进水阀、循环流量计、电极、注射器、流量计做错次数：0100模块名称操作步骤题目权重选错一次扣5分10你的回答本模块得分[满分100]正确答案：做错次数：0100模块名称实验报告--实验目的题目权重请单击本次实验目的前的复选框作出选择，答案不止一项。
A、了解连续均相管式循环反应器的返混特性。
B、掌握电导仪表的通讯原理。
C、研究不同循环比下的返混程度，计算模型参数n。
化学反应工程实验材料学生
每个同学必须打印或复印一份并提前预习返混实验测定部分测定一,连续流动反应器中得返混测定A 实验目得本实验通过单釜与三釜反应器中停留时间分布得测定,将数据计算结果用多釜串联模型来定量返混程度,从而认识限制返混得措施。
本实验目得为(1)掌握停留时间分布得测定方法。
(2)了解停留时间分布与多釜串联模型得关系。
(3)了解模型参数n得物理意义及计算方法。
B 实验原理在连续流动得反应器内,不同停留时间得物料之间得混与称为返混。
返混程度得大小,一般很难直接测定,通常就是利用物料停留时间分布得测定来研究。
然而测定不同状态得反应器内停留时间分布时,我们可以发现,相同得停留时间分布可以有不同得返混情况,即返混与停留时间分布不存在一一对应得关系,因此不能用停留时间分布得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。
物料在反应器内得停留时间完全就是一个随机过程,须用概率分布方法来定量描述。
所用得概率分布函数为停留时间分布密度函数f与停留时间分布函数F。
停留时间分布密度函数f得物理意义就是:同时进入得N个流体粒子中,停留时间介于t到t+dt间得流体粒子所占得分率为fdt。
停留时间分布函数F得物理意义就是:流过系统得物料中停留时间小于t得物料得分率。
停留时间分布得测定方法有脉冲法,阶跃法等,常用得就是脉冲法。
当系统达到稳定后,在系统得入口处瞬间注入一定量Q得示踪物料,同时开始在出口流体中检测示踪物料得浓度变化。
由停留时间分布密度函数得物理含义,可知(1)(2)所以(3)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得物料,以饱与作示踪剂,在反应器出口处检测溶液电导值。
在一定范围内,浓度与电导值成正比,则可用电导值来表达物料得停留时间变化关系,即,这里,为t时刻得电导值,为无示踪剂时电导值。
停留时间分布密度函数在概率论中有二个特征值,平均停留时间(数学期望)与方差。
得表达式为:(4)采用离散形式表达,并取相同时间间隔则:(5)得表达式为:(6)也用离散形式表达,并取相同,则:(7)若用无因次对比时间来表示,即,无因次方差。
连续流动反应器中的返混测定
angh epub− Sh les R of t
=
∫∞tf 0
(t )dt
=
∫∞tC 0
(t
)dt
∫∞C 0
(t
)dt
(4)
Peop ersity 采用离散形式表达 并取相同时间间隔∆t, 则
hted niv y − rig U log t
=
ΣtC (t )∆t ΣC (t )∆t
=
Σt ⋅ L(t) ΣL(t )
2 计算模型参数 n 讨论二种系统的返混程度大小
of 3 讨论一下如何限制返混或加大返混程度
H 主要符号说明
ersity C(t) - t 时刻反应器内示踪剂浓度
righted Univ logy f (t) - 停留时间分布密度
opy China echno F(t) - 停留时间分布函数 T Lt , L , L(t) - 液体的电导值
6 7
7
(1) 通水 开启水开关 让水注
1
hted niv y 5 rig U log 水源
8
下 水
5
8 2
8 3
满反应釜 调节进水流量为 20 L h
8
4
下 水
保持流量稳定
opy ina no 图 2–22 连续流动反应器返混实验装置图
(2) 通电 开启电源开关
Ch ech 1–全混釜 3L 2 3 4–全混釜 1L 5–转子流量计 6–电机 ast d T a 7–电导率仪 8–电导电极 9–记录仪 10–四笔记录仪或微机
并得到无因次方差
σ
2 θ
与模型参数
n
存
ast d T a 在关系为
E cience an 200237 of Chin n
测定流体返混程度的实验方法
测定流体返混程度的实验方法一、实验原理在流体力学中，流体的返混程度是指流体混合的程度。
返混程度越高，表示流体混合得越均匀，反之，则表示流体混合不均匀。
常用的测定流体返混程度的实验方法是通过测定流体的浓度分布来评估。
二、实验步骤1. 实验准备准备所需实验器材和试剂，包括实验容器、搅拌器、测量工具等。
根据实际需要选择合适的容器及试剂，并确保实验器材的清洁和无污染。
2. 实验设定设定实验条件，包括流体的初始浓度、搅拌器的转速、搅拌时间等。
根据实验要求和流体特性进行设定，确保实验的可重复性和准确性。
3. 流体混合将初始浓度的流体倒入实验容器中，启动搅拌器以一定的转速进行搅拌。
搅拌时间的长短根据实验需求来确定，一般需要保证流体达到稳定状态。
4. 浓度测量在搅拌结束后，选取不同位置的样品进行浓度测量。
可以使用浓度计、色谱仪等测量工具进行浓度的定量分析。
根据实验需要，可以选取多个样品点进行测量，以获取更全面的浓度分布数据。
5. 数据处理将浓度测量结果进行整理和分析，得到流体的浓度分布曲线。
可以使用统计学方法，如平均值、标准差等，对数据进行处理，以评估流体的返混程度。
三、实验注意事项1. 实验器材必须干净无污染，以避免对实验结果造成影响。
2. 流体的初始浓度和混合条件需要根据实际需求进行选择和设定，以保证实验结果的准确性和可靠性。
3. 浓度测量时要注意测量点的选择，应选取代表性的样品点进行测量，以获取更准确的浓度分布数据。
4. 数据处理时要注意使用合适的统计学方法，以确保数据的可靠性和准确性。
5. 实验过程中要注意安全操作，避免发生意外事故。
四、实验结果分析根据实验得到的浓度分布曲线，可以通过各种统计学方法对实验结果进行分析。
常用的评估流体返混程度的指标包括平均浓度、浓度差异系数、混合指数等。
根据实验需求，选取合适的指标进行分析和比较，以评估流体的混合程度。
五、实验应用测定流体返混程度的实验方法在许多领域都有广泛的应用。
化工专业实验讲义(1)解析
化工专业实验指导书化工教研室编徐州工程学院化工学院2015年9月目录实验一连续流动反应器中的返混测定 (3)实验二反应精馏法制乙酸乙酯 (7)实验三共沸精馏制备无水乙醇 (10)实验四硼氢化钠（钾）还原水中对硝基苯酚动力学测定 (14)实验五超滤膜分离实验 (17)实验六乙苯脱氢制苯乙烯 (22)实验七二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定 (26)实验八二元汽—液平衡数据的测定 (30)实验一连续流动反应器中的返混测定一、实验目的1、了解平推流反应器、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。
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体流，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３—１（a）形象地描述。
（a）脉冲输入法tcctcc(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Qc(t)dt=mE(t)dt(1) 示踪剂的加入量可以用下式计算m=⎰∞0)(dt tQc(2) 在Ｑ值不变的情况下，由（１）式和（２）式求出：E (t)=⎰∞)()(dtt c t c (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F (t)=⎰∞)(dt t E (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。
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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。
Lt,L,LLLt,t?
停留时间分布密度函数在概率论中有二个特征值，即平均停留时间(数学期望)，，ft
,22t和方差。
与的表达式为: ,,ttt
,tCtdt，，,,,0ttf，，tdt,, (4) ,,0，，Ctdt,0
,,2222，，，，，，,,t,tftdt,tftdt,t (5) t,,00
,t,采用离散形式表达，并取相同时间间隔则:
,,tCt,t,t,Lt，，，，t,, (6) ，，，，,Ct,t,Lt
22，，，，,tCt,tLt222，，,,,t,,t (7) t，，，，,Ct,Lt
222,,,,t若用无因次对比时间来表示，即，无因次方差。
,,tt,t在测定了
一个系统的停留时间分布后，如何来评介其返混程度，则需要用反应器模型来描述，这里我们采用的是多釜串联模型。
所谓多釜串联模型是将一个实际反应器中的返混情况作为与若干个全混釜串联时
的返混程度等效。
这里的若干个全混釜个数n是虚拟值，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
2方差与模型参数n存在关系为 ,,
1 n,(8) 2,,
2当 n,1，，为全混釜特征; ,,1,
2当，，为平推流特征; n,,,,0,
这里n是模型参数，是个虚拟釜数，并不限于整数。
3. 装置和流程
4.操作要点
4.1准备工作
1. 示踪剂饱和氯化钾溶液400ml以上(瓶装);
2. 500ml烧杯2个，将瓶中饱和氯化钾上清液小心倒入烧杯中约200ml(半杯)，尽量
防止倒入氯化钾结晶;
3. 5ml注射器4只，两用两备，7号注射器针头4只，两用两备;
4. 熟悉流量计与流量控制，搅拌器与转速调节操作;
5. 熟悉注射器进样操作，使用清水模拟操作;
6. 熟悉“单釜”与“三釜”计算机数据采集系统的操作，演练“开始—结束—保存—
打印”。
4.2实验步骤
1. 通水，开启水开关，让水注满反应釜，调节进水流量为15 L/H，保持流量稳定。
2. 通电，开启电源开关。
(1)打开计算机数据采集系统，设定参数值，通过点击图形区域，可进行“单釜”与“三釜”显示页面的切换;
(2)开电导仪，调整好，以备测量;
(3)开动搅拌器，搅拌转速决定了混合状态，单釜转速应控制在150 r/min 左右，三釜转速应大于300 r/min 左右。
3. 待系统流量稳定后，用注射器迅速注入示踪剂KCl饱和溶液，同时按计算机数据采
集系统的“开始”键，记录电导率随时间变化轨迹;
4. 当计算机画面显示的电导率值在2min内觉察不到变化时，即认为终点己到，按“结
束”键，同时保存并打印结果。
5. 关闭仪器，电源，水源，排清釜中料液，实验结束。
4.3注意事项
1. 整个实验过程，要注意控制流量稳定;
2. 示踪剂饱和KCl溶液需一次迅速注入(例如1-3秒之内);
3. 用注射器抽取饱和KCl溶液时，注意不要抽到底层KCl结晶，以免堵塞针头;如果
针头堵塞，切勿强推注入，而应拔出重做;
4. 一旦失误，应该等示踪剂出峰全部走平后重做，或在老师指导下，把水全部排放后
置换清水重做。
5.实验数据处理
5.1.实验数据:
1. 选择一组实验数据，用离散方法计算平均停留时间、方差，进而计算无因
此方差和
模型参数(要求写出计算步骤);
2. 与计算机计算结果比较，分析偏差原因;
3. 列出数据处理结果;
5.2实验结果讨论
1. 计算出单釜与三釜系统平均停留时间，并与理论值比较，分析偏差原因;
2. 计算模型参数n，讨论二种系统的返混程度大小，并比较与实际反应釜级数的差异;
实验数据处理
4. 选择一组实验数据，用离散方法计算平均停留时间、方差，进而计算无因
此方差和
模型参数(要求写出计算步骤);
5. 与计算机计算结果比较，分析偏差原因;
6. 列出数据处理结果;
5.3实验结果讨论
1.计算出单釜与三釜系统平均停留时间，并与理论值比较，分析偏差原因;
2.
计算模型参数n，讨论二种系统的返混程度大小，并比较与实际反应釜级数的差异;
6.思考题
1. 何谓返混,返混的起因是什么,
2. 限制或加大返混的措施有哪些,如何限制返混,如何加大返混,。