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管式循环反应器停留时间测定实训设备

一.实验目的
1.了解连续均相管式循环反应器的返混特性;
2.掌握利用电导率测定停留时间分布的基本原理和实验方法;
3.分析观察连续均相管式循环反应器的流动特性;
4.研究不同循环比下的返混程度,计算模型参数n;
5.用脉冲示踪法测定循环反应器停留时间分布;
6.改变循环比,确定不同循环比下的系统返混程度;
7.观察循环反应器的流动特征。
二.基本原理
停留时间分布的实验在工业生产上,对某些反应为了控制反应物的合适浓度,以便控制温度、转化率和收率,同时需要使物料在反应器内有足够的停留时间,并具有一定的线速度,而将反应物的一部分物料返回到反应器进口,使其与新鲜的物料混合再进入反应器进行反应。在连续流动的反应器内,不同停留时间的物料之间的混合称为返混。对于这种反应器循环与返混之间的关系,需要通过实验来测定。
在连续均相管式循环反应器中,若循环流量等于零,则反应器的返混程度与平推流反应器相近,由于管内流体的速度分布和扩散,会造成较小的返混。若有循环操作,则反应器出口的流体被强制返回反应器入口,也就是返混。返混程度的大小与循环流量有关,通常定义循环比R为:
R=循环物料的体积流量/离开反应器的体积流量
循环比R是连续均相管式反应器的重要特征,可自零变至无穷大。
当R=0时,相当于平推流管式反应器。
当R=∞时,相当于全混流反应器。
因此,对于连续均相管式循环反应器,可以通过调节循环比R,得到不同返混程度的反应系统。一般情况下,循环比大于20时,系统的返混特性已经非常接近全混流反应器。
返混程度的大小,一般很难直接测定,通常是利用物料停留时间分布的测定来研究。然而测定不同状态的反应器内停留时间分布时,我们可以发现,相同的停留时间分布可以有不同的返混情况,即返混与停留时间分布不存在一一对应的关系,因此不能用停留时间分布的实验测定数据直接表示返混程度,而要借助于反应器数学模型来间接表达。
停留时间分布的测定方法有脉冲法,阶跃法等,常用的是脉冲法。当系统达到稳定后,在系统的入口处瞬间注入一定量Q的示踪物料,同时开始在出口流体中检测示踪物料的浓度变化。

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管式反应器流动特性测定实验装置QY-HGGY30
 



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