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实验一 连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定
一、 实验目的
(1) 加深对停留时间分布概念的理解； (2) 掌握测定液相停留时间分布的方法； (3) 了解停留时间分布曲线的应用。
(4)了解停留时间分布于多釜串联模型的关系，了解模型参数N的物理意义及计算方法。
(5) 了解物料流速及搅拌转速对停留时间分布的影响。 二、 实验原理 （1）停留时间分布
当物料连续流经反应器时，停留时间及停留时间分布是重要概念。停留时间分布和流动模型密切相关。流动模型分平推流，全混流与非理想流动三种类型。
对于平推流，流体各质点在反应器内的停留时间均相等，对于全混流，流体各质点在反应器内的停留时间是不一的，在0～?范围内变化。对于非理想流动，流体各质点在反应器内的停留时间分布情况介乎于以上两种理想状态之间，总之，无论流动类型如何，都存在停留时间分布与停留时间分布的定量描述问题。 （2）停留时间分布密度函数E(t)
停留时间分布密度函数E(t)的定义：
当物料以稳定流速流入设备（但不发生化学变化）时，在时间t=0时，于瞬时间dt进入设备的N个流体微元中，具有停留时间为t到(t+dt)之间的流体微元量dN占当初流入量N的分率为E(t)dt，即
dN?E(t)dt (1) NE(t)定义为停留时间分布密度函数。
由于讨论的前提是稳定流动系统，因此，在不同瞬间同时进入系统的各批N个流体微元均具有相同的停留时间分布密度，显然，流过系统的全部流体，物料停留时间分布密度为同一个E(t)所确定。根据E(t)定义，它必然具有归一化性质：
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??0E(t)dt?1 （2）
不同流动类型的E(t)曲线形状如图1所示。根据E(t)曲线形状，可以定性分析物料在反应器（设备）内停留时间分布。
平推流 全混流 非理想流动
图1 各种流动的E(t)～t关系曲线图
（3）停留时间分布密度函数E(t)的测定
停留时间分布密度函数E(t)的测定，常用的方法是脉冲法。此法采用的示踪剂，既不与被测流体发生化学反应，又不影响流体流动特性，也就是说，示踪物在反应器（设备）内的停留时间分布与被测流体的停留时间分布相同。所以，当注入一定量Q的示踪物时，经过t→(t+dt)时间间隔流出的示踪物量占示踪物注入总量Q的分率就是与示踪物注入同时进入系统的物料中，停留时间为t→(t+dt)的那部分流体物料占总流体的物料的分率， 即：
t→(t+dt)时间间隔流出的示踪物量 t=0时刻注入的示踪物总量 亦即：
t→(t+dt)时间间隔流出的示踪物量 t=0时刻注入的示踪物总量
= V?C(t)?dt?E(t)dt Q或
E(t)?V——流体体积流量，(ml/s) Q——加入的示踪物总量，(mg)
V?C(t) (3) QC(t)——示踪物的出口浓度，(mg/ml)
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显然，若测得C(t)-t的关系，将C(t)乘以
（4）E(t)的计算方法
V，即得E(t)-t的关系。 Q本实验用水为流体，以KCl为示踪物，用电导率仪测定示踪物KCl的浓度C(t)随时间的变化关系曲线。KCl的浓度经仪器转化为电讯号（以mv值显示），电讯号的相对大小又可以用相对长度（mm）来表示。如图2中的一条曲线是电讯号V(t)与时间t的关系曲线。
设C(t)=kˊV(t)
图2 V(t)～t曲线
则由E(t)?VC(t)得， QE(t)?Vk? QVk?V(t) Q令k?则E(t)=kV(t) 图2中，
1E(t)dtdAV(t)dtk????E(t)dt A?0V(t)dt1??E(t)dt0kE(t)?dAV(t)? AdtAV(t)——记录曲线图的纵坐标，mm； k`——比例系数；
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实验1连续搅拌釜式反应器停留时间分布地测定
