實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/div>
1、了解停留時(shí)間測(cè)定的原理，加深對(duì)返混概念的理解。
2、掌握測(cè)定某一反應(yīng)器中物料停留時(shí)間分布的方法與計(jì)算。
3、可完成多釜串聯(lián)返混性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定。
停留時(shí)間分布是指物料質(zhì)點(diǎn)從進(jìn)入反應(yīng)器開(kāi)始，到離開(kāi)為止，在反應(yīng)器中總共停留的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間也就是質(zhì)點(diǎn)的壽命，固體粒子停留時(shí)間測(cè)量方法有間接法和直接法兩種，間接的測(cè)量是基于總的固體相速度和相分率，而直接法大多借助示蹤劑進(jìn)行測(cè)量。
連續(xù)操作設(shè)備中，由于設(shè)備中物料的返混，在同一時(shí)刻進(jìn)入設(shè)備的各部分物料可能分別取不同的流動(dòng)路徑，在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間也不相同，從而按統(tǒng)計(jì)規(guī)律形成一定的分布。
描述方法常用以下兩種函數(shù)形式描述物料的停留時(shí)間分布：① 停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(τ)（圖1）。停留時(shí)間為τ到τ＋dτ內(nèi)的物料占總物料的分率為E（τ）dτ，以陰影面積表示。②停留時(shí)間分布函數(shù)F(τ)。停留時(shí)間小于τ 的物料占總物料的分率為F（τ），以縱坐標(biāo)高度表示。此兩個(gè)函數(shù)有如下關(guān)系：
由于物料的停留時(shí)間必然介于零與無(wú)限大之間，因而必有：
為方便計(jì)，可用這些函數(shù)的某些數(shù)字特征來(lái)反映停留時(shí)間分布，常用的為數(shù)學(xué)期望值和方差。①數(shù)學(xué)期望值掦表示物料的平均停留時(shí)間：
式中V為設(shè)備如反應(yīng)器體積；v為物料體積流率。②方差σ表示物料停留時(shí)間的離散程度：
實(shí)驗(yàn)測(cè)定停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定采用信號(hào)響應(yīng)法。在設(shè)備進(jìn)口處輸入一定信號(hào)(通常為一種示蹤物,如某種有色液體),在出口處連續(xù)或定時(shí)地檢測(cè)對(duì)于輸入信號(hào)的響應(yīng)值，如示蹤物濃度C（τ），即得響應(yīng)曲線。信號(hào)應(yīng)既不影響流動(dòng)狀態(tài)，又便于分析檢測(cè)，本身性質(zhì)亦不發(fā)生變化。可以采用具有不同特征的輸入信號(hào)，常用的有：①脈沖信號(hào)。在極短時(shí)間內(nèi)，在設(shè)備進(jìn)口處一次輸入一定量的示蹤物,在出口處獲得示蹤物的濃度CE,即可得響應(yīng)曲線CE(τ)(圖3a)。假設(shè)在進(jìn)出口處不存在返混，經(jīng)歸一化處理后可得停留時(shí)間分布密度函數(shù)：
②階躍信號(hào)。從某一時(shí)刻（記作τ＝0）開(kāi)始，將進(jìn)入物料切換成另一股示蹤物濃度為C0的物料，由此得到出口示蹤物響應(yīng)曲線CE(τ) (圖3b)。由此計(jì)算停留時(shí)間分布函數(shù)：
?、壑芷谛盘?hào)。輸入示蹤物濃度呈周期性變化（例如正弦波），測(cè)定出口響應(yīng)曲線振幅和相位的變化，經(jīng)一定數(shù)學(xué)運(yùn)算得到E(τ)和F(τ)。與上述兩法相比，周期信號(hào)法比較，但實(shí)驗(yàn)技術(shù)和運(yùn)算較為復(fù)雜。
除了可以采用上述的三種輸入信號(hào)以外，從理論上講，任何形式的輸入信號(hào)和響應(yīng)曲線，都可得到物料的停留時(shí)間分布，只是處理都更復(fù)雜。
典型反應(yīng)器的停留時(shí)間分布①平推流反應(yīng)器由于返混量為零，有狹窄的停留時(shí)間分布密度及階躍式的停留時(shí)間分布函數(shù)（圖4b）。②全混流反應(yīng)器由于返混量無(wú)窮大，有很寬的停留時(shí)間分布密度(圖)和相應(yīng)的停留時(shí)間分布函數(shù) 。
實(shí)際應(yīng)用①判斷設(shè)備內(nèi)物料流動(dòng)情況。例如，如果停留時(shí)間分布曲線接近圖5,表明設(shè)備中有嚴(yán)重的返混；如果停留時(shí)間分布有如圖4所示較狹窄的分布,則表明只有較輕的返混。又如按停留時(shí)間分布求得的平均停留時(shí)間掦明顯小于理論的平均停留時(shí)間V/v，表明設(shè)備內(nèi)可能存在停滯區(qū)（死區(qū)）。②設(shè)備的流動(dòng)模型確定后，可利用停留時(shí)間分布估計(jì)流動(dòng)模型中的模型參數(shù)（見(jiàn)數(shù)學(xué)模型方法）。③在一定條件下，如對(duì)一級(jí)反應(yīng)和*離析（見(jiàn)微觀混合）的系統(tǒng)，可以預(yù)測(cè)反應(yīng)的結(jié)果。
以上就是停留時(shí)間分布測(cè)定儀的相關(guān)介紹，以供參考！
