化工基础实验ⅡI指导书E（t）dt就代表了流体粒子在反应器内停留时间介于t到t+dt之间的概率。在反应器出口处测得的示踪剂浓度c(t)与时间t的关系曲线叫响应曲线。由响应曲线就可以计算出E（t）与时间t的关系，并绘出E（t）～t关系曲线。计算方法是对反应器作示踪剂的物料衡算，即(1)Qc(t)dt=mE(t)dt式中Q表示主流体的流量，m为示踪剂的加入量。示踪剂的加入量可以用下式计算Qc(t)dtm=l(2)在Q值不变的情况下，由（1）式和（2）式求出：E(t)=_c()(3)J.c(0)dt关于停留时间分布的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t),即F(t)=JE(t)dt(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i- Lraod = I tE(0)dt(5)J0E(0)dt方差是和理想反应器模型关系密切的参数。它的定义是：o? = Jet’E(t)dt-72(6)对活塞流反应器？=0：而对全混流反应器？=2：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。多釜串联模型中的模型参数N可以由实验数据处理得到的来计算。N=(7)当N为整数时，代表该非理想流动反应器可以用N个等体积的全混流反应器的串联来建立模型。当N为非整数时，可以用四舍五入的方法近似处理，也可以用不等体积的全混流反应器串联模型。6
化工基础实验 II 指导书 6 E（t）dt 就代表了流体粒子在反应器内停留时间介于 t 到 t+dt 之间的概率。 在反应器出口处测得的示踪剂浓度 c(t)与时间 t 的关系曲线叫响应曲线。由响应曲线就 可以计算出 E（t）与时间 t 的关系，并绘出 E（t）～t 关系曲线。计算方法是对反应器作 示踪剂的物料衡算，即 Qc(t)dt=mE(t)dt （1） 式中 Q 表示主流体的流量，m 为示踪剂的加入量。示踪剂的加入量可以用下式计算 0 m Qc t dt ( ) = （2） 在 Q 值不变的情况下，由（1）式和（2）式求出： 0 ( ) ( ) ( ) c t c t dt E t = （3） 关于停留时间分布的另一个统计函数是停留时间分布函数 F(t),即 0 F t E t dt ( ) ( ) = （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 = = 0 0 ( ) 0 ( ) t tE(t)dt E t d t tE t d t （5） 方差是和理想反应器模型关系密切的参数。它的定义是： 2 0 2 2 t E(t)dt t t = − （6） 对活塞流反应器 0 2 t = ；而对全混流反应器 2 2 t t = ；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。多釜串联模型中的模型参数 N 可以由实 验数据处理得到的 2 t 来计算。 2 2 3 t N = （7） 当 N 为整数时，代表该非理想流动反应器可以用 N 个等体积的全混流反应器的串联 来建立模型。当 N 为非整数时，可以用四舍五入的方法近似处理，也可以用不等体积的 全混流反应器串联模型
化工基础实验ⅡI指导书三，实验装置1.实验流程示意图Kcl活草LC图多釜串联实验装置流程示意图1-元型管，2-搅拌电机，4-电磁阀，5-计算机，6-三通阀7-电导电极，8-转子流量计，9-水箱，10-水泵2.装置技术指标及流程示意图（1）釜式反应器1.5L，直径110mm，高120mm，有机玻璃制成，3个。釜式反应器直径160mm，高120mm，有机玻璃制成，1个。(2）搅拌马达25W，转数90-1400转/分，无级变速调节。(3）液体(水)流量0-100L/h。（4）电磁阀控制示踪剂进入量5-10毫升/次。四.操作步骤1.准备工作(1）将饱和KCI液体注入标有KCI的储瓶内。(2）连接好入水管线，打开自来水阀门，使管路充满水。(3）检查电极导线连接是否正确。7
化工基础实验 II 指导书 7 三. 实验装置 1. 实验流程示意图 2. 装置技术指标及流程示意图 (1) 釜式反应器1.5L，直径110mm，高120mm，有机玻璃制成，3个。釜式反应器 直径160mm， 高 120mm，有机玻璃制成，1 个。 (2) 搅拌马达 25W，转数 90-1400 转/分，无级变速调节。 (3) 液体(水)流量 0-100L/h。 (4) 电磁阀控制示踪剂进入量 5-10 毫升/次。 四. 操作步骤 1. 准备工作 (1) 将饱和 KCl 液体注入标有 KCl 的储瓶内。 (2) 连接好入水管线，打开自来水阀门，使管路充满水。 (3) 检查电极导线连接是否正确
化工基础实验ⅡI指导书2.实验操作（1）打开总电源开关，开启入水阀门，向水槽内注水，启动水泵，慢慢打开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20-60L/h之间某值，直至各釜充满水，并能正常地从最后一级流出。(2）分别开启釜1或（釜2、釜3和釜4）搅拌开关，后再调节转速的旋钮，使搅拌速度在200-250r/min。开启电导仪总开关，按电导率仪使用说明书分别调节"调零”、调温度和电极常数等。调整完毕，备用。（3）开启计算机电源，打开“多釜串联返混程序”。首先进行“参数设定”，然后选择“单釜实验”或“多釜实验”。待实验系统运行稳定，点击“开始实验”，开始采集数据。（4）实验结束后，点击“停止采集”，再保存曲线图（注意：不能点击“结束实验”，否则会丢失曲线图）。(5）待测试完成，点击“结束实验”按钮。3.停车（1）实验完毕，排出KCI溶液，并用水冲洗电磁阀及管路，反复三、四次。(2）关闭各水阀门、电源开关，打开釜底排水阀，将水排空。(3）退出实验程序，关闭计算机。五、实验内容与数据处理1.实验内容（1）用脉冲示踪法测定釜式搅拌反应器停留时间分布；（2）改变水流量或示踪剂加入量，观察反应器中的返混程度。2.实验数据处理根据实验数据计算停留时间的主要数字特征和模型参数。i/s平均停留时间i/s停留时间的数学期望of2 /s2停留时间分布的方差06停留时间分布的无因次方差NI多级全混流模型参数8
化工基础实验 II 指导书 8 2. 实验操作 (1) 打开总电源开关，开启入水阀门，向水槽内注水，启动水泵，慢慢打开进水转子流量 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 20-60L/h之间某值，直至各釜充满水，并能正常地从最后一级流出。 (2) 分别开启釜 1 或（釜 2、釜 3 和釜 4）搅拌开关，后再调节转速的旋钮，使搅拌速度 在 200-250r/min。开启电导仪总开关，按电导率仪使用说明书分别调节“调零”、调温 度和电极常数等。调整完毕，备用。 (3) 开启计算机电源，打开“多釜串联返混程序”。首先进行“参数设定”，然后选择“单 釜实验”或“多釜实验”。待实验系统运行稳定，点击“开始实验”，开始采集数据。 (4) 实验结束后，点击“停止采集”，再保存曲线图（注意：不能点击“结束实验”，否则 会丢失曲线图）。 (5) 待测试完成，点击“结束实验”按钮。 3. 停车 (1) 实验完毕，排出 KCl 溶液，并用水冲洗电磁阀及管路，反复三、四次。 (2) 关闭各水阀门、电源开关，打开釜底排水阀，将水排空。 (3) 退出实验程序，关闭计算机。 五、实验内容与数据处理 1．实验内容 （1）用脉冲示踪法测定釜式搅拌反应器停留时间分布； （2）改变水流量或示踪剂加入量，观察反应器中的返混程度。 2. 实验数据处理 根据实验数据计算停留时间的主要数字特征和模型参数。 平均停留时间 t /s 停留时间的数学期望 t /s 停留时间分布的方差 σt 2 /s 2 停留时间分布的无因次方差 σθ 2 多级全混流模型参数 N /
化工基础实验ⅡI指导书六、思考题1.加入示踪剂时有哪些注意事项？2．本实验中影响模型参数的主要因素有哪些？3.根据实验结果，检验是否已接近理想流动模型？9
化工基础实验 II 指导书 9 六、思考题 1．加入示踪剂时有哪些注意事项？ 2．本实验中影响模型参数的主要因素有哪些？ 3. 根据实验结果，检验是否已接近理想流动模型？