实验五连续流动搅拌釜式反应器停留时间分布的测定
1实验的意义和目的
在研究工业生产反应器内进行的液相反应时，不仅要了解浓度、温度等因素对反应速度的影响，还要考虑物料的流动特性和传热与传质对反应速度的影响。由于种种原因造成的涡流、速度分布等使物料产生不同程度的返混。返混不仅会改变反应器内的浓度分布从而影响反应率，同时还会给反应的放大、设计带来很大的困难。
反应器的返混程度是很难直接观察和度量的。返混会产生两个孪生现象：其一是改变了反应器内的浓度分布；其二是造成物料的停留时间分布。测定物料的停留时间分布是一种比较简单的方法。因此，通常采用测定停留时间分布的来探求反应器的返混程度。通过测定反应器的停留时间分布，对过程的物理实质加以概括和简化，可以概括出流动模型。
本实验的目的是：（1）解反应器中物料返混的现象；（2）掌握停留时间分布的实验测定方法；（3）掌握脉冲法测定停留时间分布的数据处理的方法；（4）排除实验障碍，正确测定实验数据。
2实验原理
应用应答技术，利用脉冲加入示踪物的方法，在连续流动搅拌釜式反应器中进行停留时间分布测定。在系统达到稳定后，瞬间将示踪物注入搅拌釜中，然后分析出口流体中示踪物的浓度变化，并且通过出口流量V和浓度Cp，示踪物的加入量M来计算其停留时间分布，即：
分布密度函数：Et
dFtdt
VCpM

Cp

；
Cpdt
0
t
t
CpdtVCpdt
分布函数：
Ft

0
0
；
M
Cpdt
0


tEtdttCpdt
平均停留时间：t

0

0
；
EtdtCpdt
0
0
f
tt2Etdt
停留分布的方差：

2t

0

Etdt
t2Etdtt20
0

t2Cpdt

0
t2
Cpdt
0
如果用对比时间t为自变量表示概率函数，则平均停留时间t1；在对
t
t
应的时标处，即和tt，停留时间分布函数值相等，FFt；停留时间分布密
度EdFdFttEt；对应的随机变量的方差ddtt
2


12Ed

12Ettd
0
0
1

2
ttEtdt
t20


2t
t2
有了以上关系，显然，对于全混流，21
对于平推流，2


2t

0
对于一般实际情况，021
当流动搅拌反应器在搅拌足够剧烈时，可看成理想全混流反应器。对于实际的非理想的搅拌反应器看成是由多级的全混流、级际无返混，各级存料量V相同的多级混合模型，可以推得：
Ft
1et
t
1
tt

12
tt
2


13
tt
3



1N1
tt
N1


Et
dFtdt

NNN1t
tt

N
1
e
Nt

t
f随机变量θ的分布密度：ENNeN1N
N1
随机变量θr