實驗填充管式反應器液體停留時間分布及其流動模型參數的測定

1、合肥學院化學與材料工程系合肥學院化學與材料工程系26實驗一實驗一填充管式反應器填充管式反應器液體停留時間分布及其流動模型參數的測定液體停留時間分布及其流動模型參數的測定一、實驗目的一、實驗目的當流體(氣體或液體)流經填充層進行均相反應，或者流體通過固體顆粒層(固定床)進行非均相反應或非均相催化反應時，由于各種原因造成流體質點在反應器內停留時間不一，形成不同的停留時間分布。不同的停留時間分布直接影響反應結果，如反應的最終轉化不同。填充管式

2、反應器或固定床反應器均可視為連續(xù)流動的管式反應器，其理想流動模型為活塞流模型。這類反應器的理想流動模型能夠的檢驗，實現理想流動的邊值操作條件的確定，以及非理想流動反應器的流動模型和模型參數的確定，都應先通過實驗測定流體流經反應器的停留時間分布。停留時間分布的實驗測定方法通常用兩種方法：脈沖激發(fā)——響應法和階躍激發(fā)——響應法。本實驗以水為主體流體，以氯化鉀飽和溶液為示蹤劑，采用脈沖輸入的方法測定流體流經填充層或固定床層的停留時間分布。這種

3、方法不僅用于檢驗或確定填充管式均相反應器和固定床均相反應器的流動模型，也適用于填料塔等傳質設備。通過本實驗掌握一種測定停留時間分布的實驗技術，同時初步掌握對流體流經固體顆粒層這類是設備的流動模型檢驗和模型參數的實驗測定方法。毫無疑問。通過實驗對于數學模型方法和流動模型等方面的有關概念，原理和方法會有更深入的理解。二、實驗原理二、實驗原理采用脈沖激發(fā)——響應法測定停留時間分布的實驗方法，是當主流流體以恒定的體積流率流經具有一定堆積的填充層

4、時，在反應器如口出瞬時脈沖注入一定量的示蹤劑，與此同時在反應器出口處檢測示蹤物濃度與時間的關系曲線，即曲線，并可轉化為停留時ttc?)(間分布密度與時間的關系曲線，即曲線。ttE?)(由停留時間分布實驗曲線可以定性地診斷流體流經反應器的流動狀況。停留時間分布屬于隨機變量的分布，概率上還可以定量地用數字特征加以描述，表征這種隨機分布的數字特征主要是數學期望和方差。(1)停留時間分布的數學期望，停留時間分布的數學期望，t?隨機變量的數學期望

5、也就是該變量的平均數。流體流經反應器停留時間分布的數學期望也就是停留時間的平均值。停留時間分布數學期望的定義式為(1)?????00)()(dttEdtttEt?合肥學院化學與材料工程系合肥學院化學與材料工程系28（6）?????niiniiitUtUtt11)()(?如果流體流經反應器無密度變化，即流經反應器體積流率為一定值，且SV0.SSVV?，反應器進出口又無返混，則平均停留時間可按下式計算t（7）0.0SCSVVVVt???式中

6、——流體流經反應器的流通體積，亦即固體顆粒填充層內的自由體積；0V——固體顆粒填充層的空隙率；?——固體顆粒填充層的堆積體積。CV（2）停留時間分布的方差）停留時間分布的方差，2t?停留時間分布的數學期望只表征停留時間分布的中心，但不能反映停留時間分布的離散程度，而反應器內物料停留時間分布的離散程度正是反映物料在反應器內的返混程度。因此，停留時間分布的離散程度，統(tǒng)計學上用另一個特征數——方差來表征。停留時間分布方差的定義式為=（8）2t