多釜串联实验
多釜串联返混实验报告误差分析
多釜串联返混实验报告误差分析
多釜串联返混实验是一种常见的热物理性质测量方法,其误差主要来自以下几个方面：
1. 仪器本身误差。
包括温度计、压力传感器等测量仪器的精度误差、重复性误差等。
2. 试样取样误差。
如果试样取样量不够均匀或取样位置不准确,将会对实验结果产生误差。
3. 操作误差。
如果实验人员的操作不规范或者不熟练导致采集数据不可靠,也会影响实验数据的准确性。
4. 实验条件误差。
如环境温度的变化、不同时间点的气压、湿度等因素,都可能对实验结果产生影响。
为减小误差,可以采取以下措施：
1. 选择高精度、可靠的测量仪器。
先进行校准和调试,保证仪器的精度和稳定性。
2. 规范操作流程,确认取样位置和取样量,控制实验条件的一致性。
3. 重复实验,对多次测量数据取平均值,避免单次误差对结果的影响。
4. 注意环境条件的影响,尽可能保持实验时环境的一致性,同时记录各个环境条件的变化情况。
最终,通过上述措施可减小多釜串联返混实验误差,确保实验结果的准确性。
多釜串联
实验报告课程名称： 化工专业实验1 指导老师： 黄灵仙 成绩：__________________ 实验名称： 多釜串联流动特性的测定 实验类型：___________同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 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（必填） 七、讨论、心得一、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、实验内容和原理1．对于等容积理想全混式多釜串联的流动，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()(1)!N Nt N tN t E t eN t t --⎛⎫= ⎪-⎝⎭（1）令-=t t /θ，代入上式 θθθN N Ne N N E ---=1)()!1()( （2）式中 N —釜数t — 整个装置的平均停留时间，(= N(V R )i / v)(V R )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曲线，如图一（a ）所示，由于实验测定的是出口浓度变化曲线C ( t ) ~ t ，如图一（b ）所示，经下列关系换算，可得E ( t )()()()C t C t E t Co Cdt∞==⎰ 或写成离散型函数1()()nC t E t C t=-∆∑及 1()()()ntC t E tE t C tθ==∆∑ （3）据式（3）可得一组实验测定E ( θ ) ~ θ曲线，可与图一（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（t ）和方差2θσ因为 21Nθσ=由上式可计算的模型参数N （釜数）及t ，再与理论值进行比较。
多釜实验报告
实验名称：多釜实验实验目的：1. 研究多釜串联反应系统的动力学特性。
2. 探究不同釜的操作参数对反应过程的影响。
3. 分析多釜串联反应系统的热力学行为。
实验时间：2023年4月15日实验地点：化学实验室实验人员：张三、李四、王五实验材料：1. 多釜串联反应装置一套2. 反应原料：A、B、C3. 实验仪器：温度计、压力计、搅拌器、流量计、pH计等实验步骤：1. 准备实验装置，检查各釜的密封性、温度控制装置、搅拌器等是否正常。
2. 将反应原料A、B、C按比例加入第一个釜中，开启搅拌器，控制温度。
3. 待反应进行一段时间后，打开第一个釜的出口阀门，开始收集反应产物。
4. 将收集到的反应产物通过管道输送至第二个釜，重复步骤2和3。
5. 依次进行，直到所有釜都完成反应。
6. 在每个釜中分别测量温度、压力、pH值等参数。
7. 记录实验数据，进行数据分析。
实验结果与分析：1. 动力学特性分析通过实验数据，我们可以得到多釜串联反应系统的动力学曲线。
从动力学曲线可以看出，随着反应的进行，反应速率逐渐降低。
这主要是由于反应物浓度逐渐降低，反应速率降低。
2. 操作参数对反应过程的影响通过调整不同釜的操作参数，我们可以观察到以下现象：（1）温度对反应过程的影响：提高温度可以加快反应速率，但过高的温度会导致副反应增多，影响反应产物的纯度。
实验结果表明，在一定范围内，提高温度可以显著提高反应速率。
（2）压力对反应过程的影响：增加压力可以提高反应物的浓度，从而加快反应速率。
但过高的压力会增加设备成本，且对设备的安全性要求较高。
实验结果表明，在一定范围内，增加压力可以提高反应速率。
（3）搅拌速度对反应过程的影响：搅拌速度的提高可以加快反应物在釜内的混合，从而提高反应速率。
实验结果表明，在一定范围内，提高搅拌速度可以提高反应速率。
3. 热力学行为分析通过实验数据，我们可以得到多釜串联反应系统的热力学参数。
分析结果表明，反应为放热反应，随着反应的进行，系统温度逐渐升高。
实验七 多釜串联流动特性的测定
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()(1)!N Nt N tN t E t eN t t --⎛⎫= ⎪-⎝⎭ (1)()1()(1)!N N N t E N e N t θθθθ--⎛⎫==⎪-⎝⎭…………（2） 式中 N —釜数t — 整个装置的平均停留时间，(= N (V R )i / v ) (V R )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 )()()()C t C t E t CoCdt∞==⎰ 或写成离散型函数1()()nC t E t C t=-∆∑及 1()()()ntC t E tE t C tθ==-∆∑ (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（t）和方差2θσ因为21 Nθσ=由上式可计算的模型参数N（釜数）及t，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。
多釜串联反应实验报告
串联流动反应釜停留时间分布实验数据处理1、单釜实验根据实验原始数据，选取零点后扣除零点并删除离散较大的数据点，得到响应曲线：图1 单釜实验c(t)-t响应曲线采用离散法，在保留图像主要特征的基础上取49个点，得到下图：图2 离散法处理后所得c(t)-t 响应曲线由E(t)=c (t )c (t )dt∞0，进一步得到概率密度函数曲线：图3 单釜实验概率密度函数E(t)-t 关系曲线由离散法取得的49组数据，代入t=t×c(t)∆tc(t)∆t 、σt2=t2×c(t)c t−t2、N=t 2σ23，得到单釜实验停留时间t、方差σt2以及模型参数N。
将计算值和记录值列表：表1 单釜实验数据计算值与记录值对照表通过对比可知，记录值和计算值差别不大，模型参数N2、多釜实验根据实验原始数据，选取零点后扣除零点并删除离散较大的数据点，得到响应曲线：图4 多釜实验c(t) – t响应曲线采用离散法，在保留图像主要特征的基础上，釜1、釜2、釜3分别取41、46、47个点，得到下图：图5 多釜实验c(t) – t 响应曲线平滑曲线由E(t)=c (t )c (t )dt∞0，进一步得到概率密度函数曲线：图6 多釜实验概率密度函数E(t) – t 关系曲线由离散法取得的数据，代入t=t×c(t)∆tc(t)∆t 、σt2=t2×c(t)c t−t2、N=t2σ23，得到单釜实验停留时间t、方差σt2以及模型参数N。
将计算值和记录值列表：表2 多釜实验数据计算值与记录值对照表。
实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定
实验一 多釜串联连续流动反应器中停留时间分布的测定一、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描述返混程度，从而认识限制返混的措施。
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、掌握多釜串联模型参数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。
然而在测定不同状态的反应器内停留时间分布时，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，而必须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E (t)和停留时间分布函数F (t)。
停留时间分布密度函数E (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dN/N 为E (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 的物料所占的分率。
停留时间分布的测定方法有脉冲输入法、阶跃输入法等，常用的是脉冲输入法。
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： E (t )dt ＝VC (t )/Q (1) ⎰∞=0)(dt t VC Q (2)所以 ⎰⎰∞∞==)()()()()(dtt C t C dtt VC t VC t E (3)由此可见E (t )与示踪剂浓度C (t )成正比。
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的电导值。
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E (t )∝L (t )，这里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。
多釜串联返混实验讲解
当σθ2=1，N=1，为全混釜特征。
当σθ2→0，N→∞，为平推流反应器。 这里N是模型参数，是个虚拟数，并不限 于整数。
平推流
全混流
物料质点在反应器内的 停留时间各式反应器
返混程度的大小一般很难直接测定，通
常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
与停留时间不存在一一对应的关系，因
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查溶液电导值。
在一定范围内，KCl浓度与电导值成正比，所
以可用电导值来表达物料的停留时间变化关系，
即E(t)∝L(t),其中L(t)= L(t)=Lt－L∞，Lt为t时
刻的电导值，L∞为无示踪剂时的电导值。
停留时间分布密度函数E(t)在概率论中有两 个特征值，即平均停留时间（数学期望，也 称均值）tm和方差σt2。
无量纲对比时间θ=t／tm,用无量纲对比时间
θ来表示的无量纲方差σθ2=σt2／tm。
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
表反应器的个数，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。
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E(t)和停留时 间分布函数F(t)。
多釜串联返混性能测定实验
多釜串联返混性能测定实验实验基本要求及注意事项：(1) 书包放书包柜或实验台最外侧柜子；(2) 必须穿实验服；(3) 实验完成后清扫桌面和地面；关闭锁好窗户拉好窗帘；(4) 老师在原始数据上签字后方可离开实验室；(5) 实验操作规程在设备对应实验台的第一个抽屉内。
1实验前准备工作1.1检查并确认水箱内水满(去离子水)；用100ml烧杯配好饱和KCl溶液待用。
1.2电导率仪调节：按下绿色按钮后，打开电导率仪开关，将温度补偿旋钮调至25℃，按“测量”档位至“×103”，“调零”旋钮调至“0.000”；按下“校正”键，校对电极常数与电极棒常数(已标在电极棒上)相一致；再按“测量”档位至“×103”。
注意不要碰触蓝色电极棒，以免损坏。
1.3 检查搅拌釜及其控制系统：搅拌马达控制器电源为关闭状态(“0”)，搅拌转速为0(旋钮逆时针旋到头)；关闭各釜下底阀门(注意：左手扶住阀体，右手顺时针方向扳阀柄至水平位。
固定阀柄的螺母松动后，应及时拧紧)。
1.4记录实验室温度和各反应釜的体积(体积已标在相应反应釜上)。
1.5确认离心泵旁路阀已打开，多釜进水阀和流量计阀门已关闭，启动离心泵(按下黄色按钮)。
1.6打开计算机，点击桌面上文件名为“dfc”的实验装置图标进入操作系统界面。
2三釜串联实验2.1向釜内加水：打开多釜进水阀，慢慢打开转子流量计调节阀至20L/hr，向釜内注水至红色刻线。
此期间，当水位没过搅拌桨时，开启搅拌釜上方搅拌马达开关(“1” )，用旋钮缓慢调节马达转速至200rpm。
通过调节搅拌釜左侧π形管高度，控制各釜内的液位至红色刻线。
2.2实验及采集数据：各釜内液位稳定在红色刻线后，调节电导仪调零旋钮至“0.000”，以扣除本底。
点击“实验操作”“参数设定”“采样频率”调为5s“确定”；“实验操作”“多釜实验”；“实验操作”“开始实验”。
点击“结果显示”“曲线图”，待跑线稳定后，用注射器取3ml饱和KCl溶液，赶气泡并用滤纸吸干注射器外面液体后，迅速注入第一釜。
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一、实验目的 通过实验了解： 1. 通过实验了解：利用电导率测定停 留时间分布的基本原理和实验方法。 留时间分布的基本原理和实验方法。 了解微机系统数据采集的方法。 2. 了解微机系统数据采集的方法。
二、实验原理 本实验停留时间分布测定所采用的主要 是示踪响应法。它的原理是： 是示踪响应法。它的原理是：在反应器入口 用电磁阀控制的方式加入一定量的示踪剂 KNO3，通过电导率仪测量反应器出口处水溶 KNO3， 液电导率的变化， 液电导率的变化，间接的描述反应器流体的 停留时间。 停留时间。常用的示踪剂加入方式有脉冲输 入，阶跃输入和周期输入等。本实验选用脉 阶跃输入和周期输入等。 冲输入法。 冲输入法。
选择进样时间为0.1 1.0秒 0.1～ 开始’ 8. 选择进样时间为0.1～1.0秒，按“开始’ 键自动进行数据采集每次采集时间约需35～ 键自动进行数据采集每次采集时间约需35～ 35 40分钟。结束时按“停止” 40分钟。结束时按“停止”键，并立即按 分钟 “保存数据”键存储数据。 保存数据”键存储数据。 9. 打开“历史记录”选择相应的保存文件进 打开“历史记录” 行数据处理，实验结果可保存或打印。 行数据处理，实验结果可保存或打印。 10.结束实验：先关闭自来水阀门， 10.结束实验：先关闭自来水阀门，再依次关 结束实验 闭水泵和搅拌器、电导率仪、总电源； 闭水泵和搅拌器、电导率仪、总电源；关闭 计算机。将仪器复原。 计算机。将仪器复原。
脉冲输入法是在较短的时间内（0.1～ 脉冲输入法是在较短的时间内（0.1～ 1.0秒），向设备内一次注入一定量的示踪 1.0秒），向设备内一次注入一定量的示踪 剂，同时开始计时并不断分析出口示踪物料 的浓度c(t)随时间的变化。由概率论知识， 的浓度c(t)随时间的变化。由概率论知识， c(t)随时间的变化 概率分布密度E(t)就是系统的停留时间分布 概率分布密度E(t)就是系统的停留时间分布 E(t) 密度函数。因此，E(t)dt就代表了流体粒子 密度函数。因此，E(t)dt就代表了流体粒子 在反应器内停留时间介于t dt间的概率。 在反应器内停留时间介于t-dt间的概率。 间的概率
键入实验条件：将进水流量输入微机内， 6. 键入实验条件：将进水流量输入微机内， 可供实验报告生成。 可供实验报告生成。 在同一个水流量条件下，分别进行2 7. 在同一个水流量条件下，分别进行2个搅 拌转速的数据采集；也可以在相同转速下改 拌转速的数据采集； 变液体流量， 变液体流量，依次完成所有条件下的数据采 集。
测量浓度 的传感器 电导率仪 A/D转化卡 微机系统
图1 数据采集原理方框图
四、实验步骤
打开系统电源，使电导率预热一个小时。 1. 打开系统电源，使电导率预热一个小时。 2. 打开自来水阀门向贮水槽进水，开动水泵， 打开自来水阀门向贮水槽进水，开动水泵， 调节转子流量计的流量， 调节转子流量计的流量，待各釜内充满水后 将流量调至30L／ 将流量调至30L／h，打开各釜放空阀，排净 30L 打开各釜放空阀， 反应器内残留的空气。 反应器内残留的空气。
三、实验装置 反应器为有机玻璃制成的搅拌釜。 反应器为有机玻璃制成的搅拌釜。其 有效容积为1000ml。搅拌方式为叶轮搅拌。 有效容积为1000ml。搅拌方式为叶轮搅拌。 1000ml 流程中配有四个这样的搅拌釜。 流程中配有四个这样的搅拌釜。示踪剂是 通过一个电磁阀瞬时注入反应器。示踪剂 通过一个电磁阀瞬时注入反应器。 在不同时刻浓度c(t) c(t)的检测通过电导 KNO3在不同时刻浓度c(t)的检测通过电导 率仪完成。 率仪完成。
五、数据记录
将预先配制好的饱和KNO3 KNO3溶液加入示踪剂 3. 将预先配制好的饱和KNO3溶液加入示踪剂 瓶内，注意将瓶口小孔与大气连通。实验过 瓶内，注意将瓶口小孔与大气连通。 程中，根据实验项目（单釜或三釜） 程中，根据实验项目（单釜或三釜）将指针 阀转向对应的实验釜。 阀转向对应的实验釜。 观察各釜的电导率值， 4. 观察各釜的电导率值，并逐个调零和满量 程，各釜所测定值应基本相同。 各釜所测定值应基本相同。 启动计算机数据采集系统， 5. 启动计算机数据采集系统，使其处于正常 工作状态。 工作状态。