停留时间分布综合实验-化工1001班第四小组gnje.docx

停留时间间分布综综合实验验报告 指导导老师：刘秀军军 实验验成员：王刚 罗丹 叶佳义义 王凯凯 王静静 邓超超超 实验验地点：实训中中心D3310 试验验时间：20113.110.114-110.118第 0 页 共 66 页一、实验验目的1.掌握握用脉冲冲示踪法法测定停停留时间间分布及及数据处处理方法法；2.了解解和掌握握停留时时间分布布函数的的基本原原理；3.了解解停留时时间分布布与模型型参数的的关系；4.了解解多级混混本实验验通过单单釜、多多釜及管管式反应应器中停停留时间间分布的的测定，将将数据计计算结果果用多釜釜串联模模型来定定量返混混程度，从从而认识识限制返返混的措措施和釜、管式式反应器器特性； 5.了了解和掌掌握模型型参数NN的物理理意义及及计算方方法。二、实验验原理在连续流流动反应应器中，由由于反应应物料的的返混以以及在反反应器内内出现的的层流，死死角，短短路等现象象，使得得反应物物料在反反应器中中的停留留时间有有长有短短，即形形成停留留时间分分布，影影响反应进程程和最终终结果。测测定物料料的停留留时间分分布是描描述物料料在反应应器内的的流动特特性和进进行反应器器设计计计算的内内容之一一。停留时间间分布可可以用停停留时间间分布密密度函数数 E(t)和和停留时时间分布布函数 F(tt)来表表示，这两种概概率分布布之间存存在着对对应关系系，本实实验只是是用冲脉脉示踪法法来测定定 E(t)，利利用其对对应关系也也可以求求出 FF(t)来。函函数 EE(t)的定义义是：在在某一瞬瞬间加入入系统一一定量示示踪物料料，该物料中中各流体体粒子将将经过不不同的停停留时间间后依次次流出，而而停留时时间在t，t+ddt间间的物料占全部部示踪物物料的分分率为 E(tt)dtt。根据据定义，E(t)有归一化性质： (1)E(t)可以用用其他量量表示为为 (22)其中：QQ0主流体体体积流流量，MM为示踪踪物量，c(t)为t时刻流出的示踪剂浓度。对停留时时间分布布密度函函数E(t)有有两个重重要概念念，数学学期望和和方差，它它们分别别定义为为E(tt)对原原点的一一次矩和和二次矩矩。当实验数数据的数数量大，且且所获样样品是瞬瞬间样品品，即相相应于某某时刻tt下的样样品，则则： (3) (44)式中tti是两次次取样时时间，若若等时间间间隔取取样， (5)对恒容稳稳定流动动系统有有： (6)为了使用用方便，常常用对比比时间来来代换tt，经这这样变换换后，有有以下关关系： (7) (88)对全混流流，对活活塞流，对对一般情情况。用无因次次来评价价反应器器内的流流动状态态比较方方便，一一般可将将实际反反应器当当做多级级串联釜釜式反应应器加以以描述，并并认为每每级为全全混流反反应釜，各各级存料料量相等等，级间间无返混混。对多多级全混混釜有（N为串串联全混混釜的个个数）： (9)三、实验验仪器、设设备和试试剂 釜式反应应器(两两个)、管管式反应应器、水水泵、转转子流量量计，阀阀门，管管线若干干，电导导率仪三三台，分分析天平平；KCCl。109四、实验验装置原原理图115714342131216861511-水槽槽；2磁力泵泵；3调节阀阀；4三通阀阀；5注射器器；6、110、111、116球球阀；7、8反应釜釜；9、112、113电电导率仪仪；144转子子流量计计；155废液液槽五、实验验内容时间实验内容容20133.10.114上午依照实验验讲义自自行设计计组装实实验装置置下午调试实验验装置，对对不足之之处进行行改进20133.10.116上午选取水的的流量QQ=2LL/h,将平均均停留时时间保持持在100-200minn，注入入饱和KKCl溶溶液示踪踪剂1.5mll，记录录单釜不不同时间间的电导导率值下午选取水的的流量QQ=2LL/h,将平均均停留时时间保持持在100-200minn，先注注入饱和和KCll溶液示示踪剂11.5mml,记记录单釜釜在不同同时间的的电导率率值，隔隔一段时时间，再再次注入入饱和KKCl溶溶液示踪踪剂1.5mll，记录录单釜在在不同时时间的电电导率值值20133.100.177上午两釜串联联，选定定水的流流量Q=4L/h，转转子的转转速取适适当小。将将平均停停留时间间保持在在10-20mmin，注注入饱和和KCll溶液示示踪剂11.5mml,记记录单釜釜在不同同时间的的电导率率值下午两釜串联联，选定定水的流流量Q=4L/h，转转子的转转速取适适当大。将将平均停停留时间间保持在在10-20mmin，注注入饱和和KCll溶液示示踪剂11.5mml,记记录单釜釜在不同同时间的的电导率率值20133.100.188上午两釜并联联：1.选定水水的流量量Q=44L/hh，转子子的转速速取适当当大。将将平均停停留时间间保持在在10-20mmin，注注入饱和和KCll溶液示示踪剂22ml,记录单单釜在不不同时间间的电导导率值，22.保持持1中水水的流量量不变，调调小转子子的转速速，在进进行一次次记录下午3. 保持2中中转子的的转速不不变，将将水的流流量调为为Q=66L/hh，在进进行一次次记录。管式测量量：选定定水的流流量Q=4L/h，将将平均停停留时间间保持在在10-20mmin，注注入饱和和KCll溶液示示踪剂11.5mml,记记录管中中在不同同时间的的电导率率值六、数据据处理： 将所得结结果分成成若干段段，每段段时间间间隔相同同，将实实验结果果整理并并计算平平均停留留时间，无无因次方方差，用用多釜串串联模型型回归模模型参数数N。 公公式的换换算：当实验数数据的数数量大，且且所获样样品是瞬瞬间样品品，即相相应于某某时刻TT下的样样品，则则：(1) (22)式中tti是两次次取样时时间，若若等时间间间隔取取样， (3)对恒容稳稳定流动动系统有有：(4)为了使用用方便，常常用对比比时间来来代换TT，经这这样变换换后，有有以下关关系：(5) (66)对全混流流，对活活塞流，对对一般情情况。用无因次次来评价价反应器器内的流流动状态态比较方方便，一一般可将将实际反反应器当当做多级级串联釜釜式反应应器加以以描述，并并认为每每级为全全混流反反应釜，各各级存料料量相等等，级间间无返混混。对多多级全混混釜有（N为串串联全混混釜的个个数）： (7)1.标准准组实验验数据及及处理：质量浓度度电导率(S/cmm)WC/(mmmoll/L)1/6%315000.16667 16666.66667 1/122%185330.08833 833.33333 1/244%118880.04417 416.66667 1/488%8540.02208 208.33333 1/966%6870.01104 104.16667 1/1992%6000.00052 52.008333 1/3884%5560.00026 26.004177 1/7118%5380.00014 13.992766 由数据做做c图：由图得出出： A=5211.35514 B=11.588232. 单釜实验验数据处处理 （11）单釜釜单峰 实验条条件：QQ=2LL/h 饱和和KCll溶液示示踪剂VV=1.5mll 时间t/minn电导率/Sc(t)/(gg/m³³) tcc(t)/mmin(g/mm³) t²²c(tt)/minn²(g/m³)0518-1.990 0.000 0.000 0.557433.550 16.775 8.377 1928257.22 257.22 257.22 1.512344450.61 675.91 10133.877 213877547.30 10944.611 21899.222 2.514155565.00 14122.500 35311.255 314011556.15 16688.466 50055.377 3.513788541.62 18955.666 66344.800 413533525.82 21033.277 84133.077 4.513277509.39 22922.233 103115.005 513011492.95 24644.777 123223.883 5.512766477.15 26244.344 144333.889 612488459.46 27566.755 165440.448 6.512233443.66 28833.788 187444.555 711999428.49 29999.433 209996.002 7.511733412.06 30900.444 231778.228 811499396.89 31755.122 254001.000 8.511200378.56 32177.788 273551.117 911044368.45 33166.066 298444.553 9.510811353.92 33622.199 319440.885 1010599340.01 34000.111 340001.114 10.5510411328.64 34500.677 362332.007 1110211316.00 34755.955 382335.448 11.5510033304.62 35033.133 402885.998 12986293.88 35266.511 423118.114 12.55970283.76 35477.055 443338.115 13953273.02 35499.266 461440.443 13.55935261.64 35322.200 476884.770 14920252.16 35300.300 494224.226 14.55905242.68 35188.933 510224.446 15900239.52 35922.877 538993.007 15.55877224.99 34877.333 540553.559 16833197.18 31544.900 504778.442 16.55814185.17 30555.366 504113.448 17797174.43 29655.300 504110.116 17.55786167.48 29300.866 512990.005 18777161.79 29122.222 524119.990 18.55768156.10 28877.888 534225.887 19758149.78 28455.866 540771.229 19.55750144.73 28222.166 550332.007 20734134.61 26922.288 538445.667 20.55719125.13 25655.255 525887.669 21705116.29 24422.011 512882.331 21.55692108.07 23233.522 499555.660 22682101.75 22388.511 492447.330 2367295.443 21944.911 504882.884 2466289.111 21388.666 513227.881 2565383.442 20855.577 521339.229 2664477.773 20211.111 525448.882 2763672.668 19622.333 529883.000 2862867.662 18933.455 530116.449 2962062.557 18144.455 526118.997 3061257.551 17255.344 517660.110 3160452.446 16266.111 504009.553 3259748.003 15377.000 491884.110 3359043.661 14399.044 474888.447 3458339.118 13322.244 452996.009 3557634.776 12166.588 425880.442 3656930.334 10922.088 393114.992 3756225.991 958.73 354773.005 3855622.112 840.55 319440.885 根据实验验数据作作反应釜釜的t-c(tt)图、作作t-ttc(tt)图、作作t-tt2c(tt)图t-c(t)图图 图形形积分面面积S11=76657.19775 tt-tcc(t)图 图形积积分面积积S2=8556466.34475t-t22c(tt)图 图形形积分面面积S33=144900010 则2(2) 单釜双峰峰 实实验条件件：流量量Q=22L/hh，饱和和KCll溶液示示踪剂VV=1.5mll时间t/minn电导率/Sc(t)/(gg/m³³) tcc(t)/mmin(g/mm³) t²²c(tt)/minn²(g/m³)0516-3.116 0.000 0.000 0.565182.116 41.008 20.554 110933361.50 361.50 361.50 1.512255444.92 667.38 10011.077 212399453.77 907.54 18155.088 2.512300448.08 11200.200 28000.511 312144437.97 13133.911 39411.733 3.511933424.70 14866.444 52022.555 411722411.43 16455.711 65822.822 4.511522398.79 17944.544 80755.433 511300384.88 19244.411 96222.077 5.511099371.61 20433.866 112441.223 610888358.34 21500.033 129000.221 6.510699346.33 22511.155 146332.550 710500334.32 23400.266 163881.885 7.510311322.32 24177.377 181330.225 810133310.94 24877.522 199000.115 8.5996300.20 25511.677 216889.116 9975286.92 25822.322 232440.885 9.5962278.71 26477.733 251553.442 10945267.96 26799.644 267996.444 10.55932259.75 27277.366 286337.227 11917250.27 27522.955 302882.550 11.55903241.42 27766.344 319227.889 12891233.84 28066.044 336772.550 12.55878225.62 28200.266 352553.227 13865217.41 28266.277 367441.445 13.55852209.19 28244.055 381224.772 14841202.24 28311.322 396338.550 14.55830195.29 28311.644 410558.774 15819188.33 28255.000 423775.002 15.55808181.38 28111.411 435776.991 16798175.06 28000.999 448115.777 16.55788168.74 27844.244 459339.993 17778162.42 27611.177 469339.990 17.55769156.73 27422.844 479999.775 18761151.68 27300.200 491443.665 18.55752145.99 27000.822 499665.008 19744140.93 26777.755 508777.220 19.55736135.88 26499.622 516667.667 20728130.82 26166.444 523228.889 20.55721126.40 25911.166 531118.888 21714121.97 25611.466 537990.668 21.55707117.55 25277.333 543337.667 22701113.76 25022.699 550559.009 22.55694109.33 24600.033 553550.660 23687104.91 24122.944 554997.669 23.55682101.75 23911.144 561991.778 2467697.996 23511.011 564224.119 24.5567194.880 23222.577 569002.993 2566691.664 22900.977 572774.222 25.5566188.448 22566.211 575333.334 2665685.332 22188.299 576775.554 26.5565182.116 21777.211 576996.008 2765081.553 22011.233 594333.110 27.5564980.889 22244.611 611776.777 2865886.558 24244.322 678880.993 28.55722127.03 36200.366 1031180.34 29848206.66 59933.177 1738802.06 29.55949270.49 79799.522 2353395.94 3010255318.52 95555.711 2866671.30 30.5510711347.60 106001.666 3233350.50 3110933361.50 112006.447 3474400.62 31.5510988364.66 114886.776 3618832.93 3210966363.40 116228.664 3721116.54 32.5510899358.97 116666.556 3791163.24 3310788352.02 116116.663 3833348.92 33.5510677345.07 115559.775 3872251.79 3410533336.22 114331.446 3886669.66 34.5510377326.11 112550.771 3881149.53 3510211316.00 110559.885 3870094.74 35.5510077307.15 109003.775 3870083.04 36991297.04 106993.229 3849958.60 36.55974286.29 104449.666 3814412.66 37961278.08 102888.882 3806686.34 37.55947269.23 100996.006 3786602.35 38933260.38 98944.466 3759989.38 38.55920252.16 97088.344 3737770.93 39907243.95 95144.000 3710045.95 39.55894235.73 93111.455 3678802.09 40882228.15 91255.966 3650038.24 40.55871221.20 89588.488 3628818.37 41858212.98 87322.233 3580021.23 41.55848206.66 85766.444 3559922.23 42837199.71 83877.799 3522287.18 42.55826192.76 81922.199 3481168.01 43817187.07 80433.999 3458891.42 43.55808181.38 78900.100 3432219.21 44798175.06 77022.711 3389919.29 44.55789169.37 75377.133 3354402.26 45781164.32 73944.300 3327743.47 45.55773159.26 72466.411 3297711.81 46765154.21 70933.477 3262299.69 46.55757149.15 69355.477 3224499.53 47750144.73 68022.122 3196699.80 47.55743140.30 66644.355 3165556.59 48736135.88 65222.155 3130063.26 49723127.66 62555.455 3065517.10 50711120.08 60033.922 3001195.92 51699112.49 57377.222 2925598.12 52689106.17 55211.088 2870096.00 5367999.885 52922.300 2804491.69 5466993.553 50500.888 2727747.27 5566188.448 48666.333 2676648.36 5665383.442 46711.688 2616614.11 5764578.337 44666.922 2546614.17 5863974.557 43255.355 2508870.25 5963370.778 41766.200 2463395.75 6062766.999 40199.477 2411167.92 根据实验验数据作作反应釜釜的的tt-c(t)图图、作tt-tcc(t)图、作作t-tt2c(tt)图t-c图图，图形形积分面面积S11=1222377.3225t-tc图图，图形形积分面面积S22=30059880.885755 t-tt2c图，图图形积分分面积SS3=11105551244则33. 串联釜实实验数据据处理 （1）实实验条件件：流量量Q=44L/hh，饱和和KCll溶液示示踪剂VV=1.5mll 转转子转速速较大时间t/s电导率1/Sc(t)/(gg/m³³) tcc(t)/ss(g/m³) t²²c(tt)/s²(g/m³)电导率2/Sc(t)/(gg/m³³) tcc(t)/ss(g/m³) t²²c(tt)/s²(g/m³)05273.799 0.000 0.000 58439.882 0.000 0.000 105295.066 50.556 505.59 58439.882 398.15 39811.555 20776161.16 32233.166 644663.112 58439.882 796.31 159226.118 30880226.88 68066.555 2041196.42 58439.882 11944.466 358333.991 40907243.95 97577.955 3903317.89 58842.334 16933.744 677449.448 50909245.21 122660.663 6130031.66 59748.003 24011.577 1200078.37 60906243.32 145999.000 8759940.09 60653.772 32233.166 1933389.37 70900239.52 167666.773 117336711.244 61660.004 42022.744 2941192.00 80893235.10 188008.006 150446455.144 62666.336 53088.733 4246698.22 90885230.04 207004.004 186333633.466 63572.005 64844.233 5835580.86 100878225.62 225662.009 225662099.322 64477.773 77733.499 7773349.43 110870220.57 242662.115 266888366.500 65282.779 91077.000 100117699.588 120862215.51 258661.009 310333300.599 66188.448 106117.446 127440944.677 130853209.82 272776.775 354559777.377 66993.553 121559.551 158007366.900 140846205.40 287555.661 402557855.255 67597.333 136225.773 190776022.866 150838200.34 300551.119 450776788.700 682101.75 152662.559 228993888.866 160831195.92 313446.777 501554833.799 688105.54 168886.881 270118899.655 170823190.86 324446.444 551558944.588 694109.33 185886.887 315997677.433 180816186.44 335558.774 604005733.855 700113.13 203662.776 366552977.355 210794172.53 362332.007 760887344.122 715122.61 257447.333 540669399.277 240774159.89 383774.552 920998844.355 727130.19 312445.666 749889577.211 270757149.15 402770.449 1087730332.993 737136.51 368557.774 995115899.466 300769156.73 470220.116 1410060448.116 744140.93 422880.222 1268840667.550