實(shí)驗(yàn)八連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中的返混測(cè)定

實(shí)驗(yàn)八連續(xù)流動(dòng)反響器中的返混測(cè)定目的及任務(wù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊旄投喔?lián)反響器的返混特性；掌握利用電導(dǎo)率測(cè)定停留時(shí)間分布的根本原理和實(shí)驗(yàn)方法；了解停留時(shí)間分布與多釜串聯(lián)模型的關(guān)系；了解模型參數(shù)口的物理意義及計(jì)算方法。2.實(shí)驗(yàn)任務(wù)用脈沖示蹤法測(cè)定單反響釜停留時(shí)間分布，確定返混程度；用脈沖示蹤法測(cè)定三反響釜串聯(lián)系統(tǒng)的停留時(shí)間分布，確定返混程度；根本原理在連續(xù)流動(dòng)的釜式反響器，劇烈的攪拌使得反響器物料發(fā)生混合，反響器出口處的物料會(huì)返回流動(dòng)與進(jìn)口處物料混合，形成空間上的返混；為限制空間返混的發(fā)生程度，通常從幾何空間上將一個(gè)反響釜分成多個(gè)反響釜，可以使返混程度降低。在連續(xù)流動(dòng)的釜式反響器，不同停留時(shí)間的物料之間的混合形成時(shí)間上的返混。返混程度的大小，一般很難直接測(cè)定，通常是利用物料停留時(shí)間分布的測(cè)定來(lái)研究。然而測(cè)定不同狀態(tài)的反響器停留時(shí)間分布時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)，一樣的停留時(shí)間分布可以有不同的返混情況，即返混與停留時(shí)間分布不存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此不能用停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)直接表示返混程度，而要借助于反響器數(shù)學(xué)模型來(lái)間接表達(dá)。停留時(shí)間分布的測(cè)定方法有脈沖法，階躍法等，常用的是脈沖法。當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定后，在系統(tǒng)的入口處瞬間注入一定量Q的示蹤物料，同時(shí)開(kāi)場(chǎng)在出口流體中檢測(cè)示蹤物料的濃度變化。由停留時(shí)間分布密度函數(shù)的物理含義及物料衡算，可知TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"Q-f(t)dt=V-C(t)dt ⑴示蹤劑參加量符合QJVC(t)dt (2)0由〔1〕與〔2〕可得停留時(shí)間分布密度函數(shù)f()_VC()_C(t)\vrC(t)dttJCQ%t ⑶

由此可見(jiàn)fQ)與示蹤劑濃度cQ)成正比。因此，本實(shí)驗(yàn)中用水作為連續(xù)流動(dòng)的物料，以飽和KCl作示蹤劑，在反響器出口處檢測(cè)溶液電導(dǎo)值。在一定圍，KCl濃度與電導(dǎo)值L成正比，那么可用電導(dǎo)值來(lái)表達(dá)物料的停留時(shí)間變化關(guān)系，即fQ)xLQ)，這里L(fēng)(t)=L-L，L為t時(shí)刻的電導(dǎo)值，L為無(wú)示蹤劑時(shí)電導(dǎo)值。t8 t 8停留時(shí)間分布密度函數(shù)f(t)在概率論中有二個(gè)特征值，即平均停留時(shí)間〔數(shù)學(xué)期望〕tt與O2的表達(dá)式為:t\tC(t^dt(4)〔5〕彳=Jf。)dt=(4)〔5〕0 J℃(t)dt0O2=J8(t-t}f(tTt』812f(tLt-t2t0 0采用離散形式表達(dá)，并取一樣時(shí)間間隔At,那么:-_EtC(t采用離散形式表達(dá)，并取一樣時(shí)間間隔At,那么:-_EtC(t、卜t_Et?L()

=ZC(t)Att~ELt)O2

tEt2C(t)EC(t)-?=Et2L(t)(6)〔7〕假設(shè)用無(wú)因次比照時(shí)間°來(lái)表示，即e=tt，無(wú)因次方差O2=02°t在測(cè)定了一個(gè)系統(tǒng)的停留時(shí)間分布后，如何來(lái)評(píng)介其返混程度，那么需要用反響器模型來(lái)描述，這里我們采用的是多釜串聯(lián)模型。所謂多釜串聯(lián)模型是將一個(gè)實(shí)際反響器中的返混情況作為與假設(shè)干個(gè)全混釜串聯(lián)時(shí)的返混程度等效。這里的假設(shè)干個(gè)全混釜個(gè)數(shù)口是虛擬值，并不代表反響器個(gè)數(shù)，n稱為模型參數(shù)。多釜串聯(lián)模型假定每個(gè)反響器為全混釜，反響器之間無(wú)返混，每個(gè)全混釜體積一樣，那么可以推導(dǎo)得到多釜串聯(lián)反響器的停留時(shí)間分布函數(shù)關(guān)系，并得到無(wú)因次方差02與模型°參數(shù)n存在關(guān)系為1n=—— ⑻02°當(dāng)〃=1,o?=1 ,為全混釜特征；當(dāng)〃-8, 03—°，為平推流特征;9這里n是模型參數(shù)，是個(gè)虛擬釜數(shù)，并不限于整數(shù)。.裝置和流程電導(dǎo)率顯示屏攪拌器速率旋鈕及速率指示電導(dǎo)率顯示屏攪拌器速率旋鈕及速率指示.操作要點(diǎn)準(zhǔn)備工作示蹤劑飽和氯化鉀溶液400ml以上〔瓶裝〕；500ml燒杯2個(gè)，將瓶中飽和氯化鉀上清液小心倒入燒杯中約200ml〔半杯〕，盡量防止倒入氯化鉀結(jié)晶；5ml注射器4只，兩用兩備，7號(hào)注射器針頭4只，兩用兩備；熟悉流量計(jì)與流量控制，攪拌器與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)操作；熟悉注射器進(jìn)樣操作，使用清水模擬操作；熟悉“單釜〞與“三釜〞計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作，演練“開(kāi)場(chǎng)—完畢—保存—打印〞。實(shí)驗(yàn)步驟.通水，開(kāi)啟水開(kāi)關(guān)，讓水注滿反響釜，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量為15L/H,保持流量穩(wěn)定。.通電，開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)?！?〕翻開(kāi)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)定參數(shù)值，通過(guò)點(diǎn)擊圖形區(qū)域，可進(jìn)展“單釜〞與“三釜〞顯示頁(yè)面的切換；〔2〕開(kāi)電導(dǎo)儀，調(diào)整好，以備測(cè)量；〔3〕開(kāi)動(dòng)攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了混合狀態(tài)，單釜轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在150r/min左右，三釜轉(zhuǎn)速應(yīng)大于300r/min左右。.待系統(tǒng)流量穩(wěn)定后，用注射器迅速注入示蹤劑KCl飽和溶液，同時(shí)按計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的“開(kāi)場(chǎng)〞鍵，記錄電導(dǎo)率隨時(shí)間變化軌跡；.當(dāng)計(jì)算機(jī)畫(huà)面顯示的電導(dǎo)率值在2min覺(jué)察不到變化時(shí)，即認(rèn)為終點(diǎn)己到，按“完畢〃鍵，同時(shí)保存并打印結(jié)果。關(guān)閉儀器，電源，水源，排清釜中料液，實(shí)驗(yàn)完畢?？记绊氈?整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，要注意控制流量穩(wěn)定；.示蹤劑飽和KCl溶液需一次迅速注入〔例如1-3秒之〕；.用注射器抽取飽和KCl溶液時(shí)，注意不要抽到底層KCl結(jié)晶，以免堵塞針頭；如果針頭堵塞，切勿強(qiáng)推注入，而應(yīng)拔出重做；.一旦失誤，應(yīng)該等示蹤劑出峰全部走平后重做，或在教師指導(dǎo)下，把水全部排放后置換清水重做。.報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理停留時(shí)間分布實(shí)驗(yàn)畢塞其整J『阿卜MN/W『3過(guò)}烈99^￡$M5就、題昭xr承由47何.用陽(yáng)/「歐曬i?J.-6xMJM51*的.”博/J322曲.JSftl獷制爐03叫,*的源福1?出用二g&L而燧2&豺.4副$打網(wǎng)門(mén)凄、33大蟲(chóng)拈打冏海1「iM22.&四.0聃J1,!血時(shí)a3炮顯口J.；五口笫￥町元4?t虬力的㈤amftl,啟總)0&X75.&訓(xùn).口出23/碗O/.MJLMHflWJ.fl制.M3WJff厘四*上冤38f4的,的1M■J-ew位,上撇用JJg二"&L湖@2S卿施缸」例J/煙Mh烈而?SBJlAfW弭J.BW然烈的泗加j1儂輯.H陽(yáng)攪拌釜混合特性測(cè)定實(shí)險(xiǎn)

多釜串聯(lián)返混實(shí)驗(yàn)潦送二25E迪二300書(shū)伏信號(hào)-時(shí)風(fēng)曲線采樣教那?丹——?」電9onjrar4??.萬(wàn)川JJ.型M：7CW.雙"fl?.JJ3?4?J.3tf團(tuán)初3四岫1心02.山.尻隴如.史?附手QQ77.&02.."ftsr朋.；謂&廄.超mJ儂喈1H陽(yáng).胃卸47/.即現(xiàn)期融如tfP"呆產(chǎn)用,砒T辛人儲(chǔ)嶺值z(mì)論-*X/口二.9也3/K也「心】&內(nèi)#門(mén)Pi',腔巒血先倒以戰(zhàn)順yCV..'.I7M9點(diǎn)薄弭PJ.T叫撒帥1JU山出,."3.N;豺◎/..W#M內(nèi)..M陽(yáng)JI世”九i?曲，為1岫#九即期就典⑶12媼m.&困■『加氾鄴.二婦短加N心映&血燃越陽(yáng).般而刷J/山.那副抗2廁』有0斷&訊3」附1??,港E心Jtf.TJJE斕二&加川熨火.S蜘］如用物J7/心&曲.MKW黑心鈿?.■■■的航。0L33O&@土皿）以州即翼CW~47用.刀面可.工^卻甑怨:用掇語(yǔ);eW.二切加4?J.JJ74叱/加JJ由譚.4?%「；附風(fēng)口巒&L7^&22PIW."雙遼M叱㈣W4U.?W%tinsy.c1",光湖皿時(shí)M@Lg附*1".35R曲.A27&由LS2方口上二節(jié)制睚式戰(zhàn)力.加0部陽(yáng)甘，承1M.M:毋陽(yáng)母匐以他加sJ"/碑她@陽(yáng),門(mén)設(shè)陽(yáng)0§弟社M陽(yáng)冬，胸門(mén)由二"。也除倒少打海門(mén)「從園gjw血納的郃/A如我r)y.丁冢W例14方必僦.；如同（聯(lián)鋅ff-索聚札族 整士砌第3號(hào)1見(jiàn)；1J|M潮恤㈤童國(guó)小親譽(yù)1V下■jjj2^3通第9sJU5者;沏徵3語(yǔ)現(xiàn)，兇士逃茂f步燈加陽(yáng)（?.簧點(diǎn)a奧數(shù)據(jù)處理結(jié)果序號(hào)三釜單釜T*L1T*L2T*L3T2*L1T2*L2T2*L3T*LT2*L140.6031.5010.076771.45728.5191.44415.232258.944271.70614.9720.572724.828568.93621.6630.3451062.394.6234.5993.5915393.341972.143204.68742.9002230.8004112.57457.44211.8588668.1984423.034913.56.0003920.0005122.68882.65621.40811778.057934.9762055.16866.2945767.5786127.65104.76535.99514679.7512047.984139.42577.1758103.3757129.176126.6355.20817309.5816968.427397.87283.69210210.4248129.591145.96272.82819827.4222332.1911142.6890.86012720.4009125.388162.5497.69621566.7427956.8816803.7196.71215183.78410121.92178.176120.19223408.6434209.7923076.86105.00018375.00011114.995189..68224263.9539890.8229472.9110.78421270.52812110.17198.95161.6925339.145758.537188.7114.45024034.50013103.584205.923.52525792.4251274.8344950.73118.72126949.6671493.8209.844203.94825138.456238.1954658.06118.82529112.1251586.674205.205222.99924875.4458893.8464000.71120.78231644.8841671.829199.872265.80224924.6669355.5892233.29125.37039491.5501752.096177.452282.86521203.0772222.96115126.1130.25748064.8331842.964162.516294.2120064.1975894.97137396.1125.33452890.9481937.944133.858292.48519996.4970543.17154139.6117.80055955.0002030.524116.813272.36817917.5968569.23159880112.67759606.1332124.624100.44255.9615956.3565085.12165862.1104.17860631.5962224.07283.544228.68417042.9859149.15161908.3104.77566532.1252319.256.832204.28814745.643646.98156893.299.90568834.5452415.73245.54171.39613026.137707.12141915.992.75068820.5002513.3232.856153.62411828.1629176.13136418.187.56069697.760264.7425.596131.7724493.5224265.01124919.985.74972800.901276.23.184120.966096.38423369.47121927.775.76868342.736283.20416.0279.0323421.87217109.3684406.1854.49252094.352294.5127.89662.045089.5368906.68869981.1248.43248867.888302.3768.31646.3322822.6889879.40855042.4241.41843985.916SUM1938.3243108.9564190.084450166.5105537921740782654.2371087460.867T平均方差無(wú)因次方差N單釜210.8441929.30.943241.06018三釜1125.13405.140.8575311.166138三釜2225.499125699.040.5053911.978667三釜3368.100155495.650.4095692.441592數(shù)據(jù)計(jì)算〔以單釜數(shù)據(jù)計(jì)算為例〕計(jì)算基準(zhǔn)：1.102平均停留時(shí)間：計(jì)算基準(zhǔn)：1.102平均停留時(shí)間：t=工tC(t?t 工t-L(t)——aa—= ^-=2654.237/12.589=210.84SZt2C(t)方差：O2二 一t ￡Zt2C(t)方差：O2二 一t ￡C。)￡12L(t).ZL(t)-t2=1087460.867/12.589-210.842=41929.3無(wú)因此方差：O2=02 12=41929.3/210.842=0.94324et

模型參數(shù)N模型參數(shù)N：n=O20實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論.計(jì)算出單釜與三釜系統(tǒng)平均停留時(shí)間，并與理論值比擬，分析偏差原因；計(jì)算T平均理論T單釜210.84307釜一125.151釜二225.49