实验一 填充管式反应器液体停留时间分布及其流动模型参数的测定

实验一 填充管式反应器液体停留时间分布及其流动模型参数的测定一、实验目的

合肥学院化学与材料工程系 实验一填充管式反应器 液体停留时间分布及其流动模型参数的测定 一、实验目的 ()() 当流体气体或液体流经填充层进行均相反应，或者流体通过固体颗粒层固定床进行非 均相反应或非均相催化反应时，由于各种原因造成流体质点在反应器内停留时间不一，形成 不同的停留时间分布。不同的停留时间分布直接影响反应结果，如反应的最终转化不同。填 充管式反应器或固定床反应器均可视为连续流动的管式反应器，其理想流动模型为活塞流模 型。这类反应器的理想流动模型能够的检验，实现理想流动的边值操作条件的确定，以及非 理想流动反应器的流动模型和模型参数的确定，都应先通过实验测定流体流经反应器的停留 时间分布。 ———— 停留时间分布的实验测定方法通常用两种方法：脉冲激发响应法和阶跃激发响 应法。本实验以水为主体流体，以氯化钾饱和溶液为示踪剂，采用脉冲输入的方法测定流体 流经填充层或固定床层的停留时间分布。这种方法不仅用于检验或确定填充管式均相反应器 和固定床均相反应器的流动模型，也适用于填料塔等传质设备。 通过本实验掌握一种测定停留时间分布的实验技术，同时初步掌握对流体流经固体颗粒 层这类是设备的流动模型检验和模型参数的实验测定方法。毫无疑问。通过实验对于数学模 型方法和流动模型等方面的有关概念，原理和方法会有更深入的理解。 二、实验原理 —— 采用脉冲激发响应法测定停留时间分布的实验方法，是当主流流体以恒定的体积流 率流经具有一定堆积的填充层时，在反应器如口出瞬时脉冲注入一定量的示踪剂，与此同时 在反应器出口处检测示踪物浓度与时间的关系曲线，即曲线，并可转化为停留时间 分布密度与时间的关系曲线，即曲线。 由停留时间分布实验曲线可以定性地诊断流体流经反应器的流动状况。停留时间分布属 于随机变量的分布，概率上还可以定量地用数字特征加以描述，表征这种随机分布的数字特 征主要是数学期望和方差。 (1) 停留时间分布的数学期望， 随机变量的数学期望也就是该变量的平均数。流体流经反应器停留时间分布的数学期 望也就是停留时间的平均值。停留时间分布数学期望的定义式为 (1) 26