化学工程专业实验 - 1 9 - 实验二 连续搅拌釜式反应器 液体停留时间分布及其流动模型的测定 一、实验目的 当流体连续流过搅拌釜式反应器时，由于各种原因造成物料质点在反应器内停留不一定完全相同，因此形成不同的停留时间分布。不同停留时间分布直接影响反应的结果(如反应的最终转化率可能不同)。 单级连续搅拌釜式反应器的理想流动模型为全混流模型，而实际反应器是否达到理想流动模型，需要通过实验来检验。非理想流动反应器的流动模型也需要通过实验来确定。多级连续搅拌釜式反应器的流动特性和流动模型也都需要通过实验进行研究。 连续流动的搅拌釜式反应器的流动特性的研究和流动模型的确立，一般采用实验测定停留时间分布的方法。实验测定停留时间分布的方法常用的脉冲激发——响应技术。本实验采用脉冲激发的方法测定液体(水)连续流过搅拌釜式反应器的停留时间分布曲线。由此了解反应器的流动特性和流动模型。 通过本实验，使实验者观察和了解连续流动的单级、二级串联或三级串联搅拌釜式反应器的结构、流程和操作方法；掌握一种测定停留时间分布的实验技术；初步掌握液体连续流过搅拌釜式反应器的流动模型的检验和模型参数的测定方法。无疑，通过实验对于停留时间分布与返混的概念，以及有关流动特性数学模型的概念、原理和研究方法会有更具体的了解和更加深入的理解。 二、实验原理 流体流经反应器的流动状况，可以采用激发—响应技术，通过实验测定停留时间分布的方法，以一定的表达方式加以描述。本实验采用的脉冲激发方法是在设备入口处，向主体流体瞬时注入少量示踪剂，与此同时在设备出口处检测示踪剂的浓度)(tc随时间t的变化关系数据或变化关系曲线。由实验测得的ttc)(变化关系曲线可以直接转换为停留时间分布密度ttE)(随时间t的关系曲线。 由实验测得的 ttE)(曲线的图像，可以定性判断流体流经反应器的流动状况。 由实验测得全混流反应器和多级串联全混流反应器的 ttE)(曲线的典型图像如图1所示。若各釜的有效体积分别为1V 、2V 和3V ，且各釜体积相同，即1V =2V =3V ，当单级、二级和三级全混流反应器的总有效体积保持相同，即CSTRCSTRCSTRVVV321时，则其ttE)(曲线的图像如图 1(a)所示；当各釜体积虽相同，但单釜、二釜串联、三釜串联的总有 效 体积 又 各 不 相 同 时， 如 单 釜有 效 体积11VVC S T R， 而 双 釜串 联 总 有 效 体积 12122VVVVCS...
