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： 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．

2．

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

(2)

式中N—釜数

— 整个装置的平均停留时间，( N(VR)i/ v)

(VR)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 )

或写成离散型函数

及 计算实测分布曲线的均值()和方差

2．计算实测分布曲线的均值)和方差

由上式可计算的模型参数N釜数及，再与理论值进行比较。

三、实验及仪器

1-示踪剂高位槽；2-水槽；3-蠕动泵；4-釜式反应器；5-搅拌电机；6-电导槽；7-电导仪；

8-桨式搅拌器；9-锚式搅拌器；10，11-螺旋式搅拌器；12～17-电磁阀

图2 实验流程装置示意图

四、实验步骤

图3 釜式反应器混合特性研究远程实验操作界面

(2)打开蠕动泵，设置流量为最大值，使四个釜充满(约15min)，然后调整蠕动泵流量为设定值；

(3)同时将4个搅拌电机的转速调到设定值，使其达到全混流，等待转速稳定；

(4)打开阀门6，将可能残余在管路中的水排净；

(5)关闭阀门6，打开阀门1，让示踪剂充满管路；

(6)等釜出口液体的电导率恒定后(电导率比实验开始的时候有较大的变化，这是因为水的电导率比空气的电导率大)，打开阀门2，向釜内脉冲注入示踪剂(4s)，记下此时刻t；

(7)脉冲示踪后，注意观察各电导率的读数，等待电导率4的曲线回至走平，此时可以认为4个釜内的示踪剂被替换完全；

(8)在放大图上选择一区域，满足：开始时刻在t时刻附近，结束时刻在电导率曲线走平的时刻附近，在这样的一个区域内采集数据，并且将其组名保存为此转速下的电导率值；

(9)停止搅拌桨，停止蠕动泵，将釜内的水排空，关闭电源，结束实验。

四、实验步骤

利用分配到的实验序号和注册的用户名及密码在客户端上登录，并且点击开始实验，打开总电源，釜式反应器混合特性及流动模式实验研究的远程操作界面如图3所示。蠕动泵将储液槽中的水打入釜I，从反应器上部流出，依次通过釜II、釜III、釜IV后排出。4个釜的体积均为1 500 mL，各自带有可调速的搅拌电机，分别控制每个釜的搅拌强度，每个釜出口液体浓度由电导仪测定。

打开蠕动泵，设置流量为最大值，等待其流量稳定，并充满4个釜(充满1个釜约需6min)；

同时将搅拌电机的转速调到设定值，使其达到全混流(推荐值为最大值)，等待转速的稳定；

打开阀门6，将可能残余在管路中的水排净；

关闭阀门6，打开阀门1，让示踪剂充满管路；

等釜出口液体的电导率恒定后(电导率比实验开始的时候有较大的变化，这是因为水的电导率比空气的电导率大)，打开阀门2，向釜内脉冲注入示踪剂，记下此时刻t；

脉冲示踪后，注意观察各电导率的读数，等待电导率4的曲线回至走平，此时可以认为4个釜内的示踪剂被替换完全；

在放大图上选择一区域，满足：开始时刻在t时刻附近，结束时刻在电导率曲线走平的时刻附近，在这样的一个区域内采集数据，并且将其组名保存为此转速下的电导率值；

停止搅拌桨，停止蠕动泵，将釜内的水排空，关闭电源，结束实验。

五．原始试验数据记录

六、数据处理

1．用梯形法计算各釜流出曲线的面积

以3s为时间间隔，出口浓度为纵坐标计算单个小块的面积，加和即为各釜流出曲线的面积。4个反应釜流出曲线的面积如下表所示

项目1号反应釜2号反应釜3号反应釜4号反应釜面积1037.9641092.4611222.913960.097

2．计算结果

项目1号反应釜2号反应釜3号反应釜4号反应釜C01037.9641092.4611222.913960.097740.795845.672995.0691116.31868720.76563767.67482620.87189194.5280.1252250.0891650.083441