首先，讓我們來(lái)了解一下什么是停留時(shí)間分布。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，停留時(shí)間分布是指在反應(yīng)器中每個(gè)粒子停留的時(shí)間長(zhǎng)度的分布情況。它對(duì)于了解反應(yīng)器運(yùn)行效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。而這款實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)對(duì)反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)和停留時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠準(zhǔn)確分析停留時(shí)間分布。
該實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)越之處在于其流動(dòng)特性測(cè)定功能。流動(dòng)特性是指液體、氣體或顆粒物在流經(jīng)反應(yīng)器時(shí)的流動(dòng)行為和性能。我們知道，反應(yīng)器內(nèi)部流動(dòng)特性的優(yōu)化對(duì)于提高反應(yīng)效率和產(chǎn)物得率至關(guān)重要。這款裝置通過(guò)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)特性，幫助研究人員優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作參數(shù)，從而提高反應(yīng)效果。
在實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)上，我們注重了用戶(hù)友好性和操作便捷性。該裝置采用了先進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠自動(dòng)記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，我們還提供了直觀的用戶(hù)界面，使操作更加簡(jiǎn)單明了。研究人員可以通過(guò)該裝置快速獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行后續(xù)分析。
總結(jié)下來(lái)，這款停留時(shí)間分布與反應(yīng)器流動(dòng)特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置能夠?yàn)檠芯咳藛T提供快速、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)手段，幫助他們深入了解反應(yīng)器中的流動(dòng)特性和停留時(shí)間分布。通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作參數(shù)，研究人員能夠提高反應(yīng)效果和產(chǎn)物得率，推動(dòng)化學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展。
| 技術(shù)指標(biāo) | 說(shuō) 明 | |||
| 裝置功能 |
1、對(duì)比研究釜式和管式反應(yīng)器停留時(shí)間分布與反應(yīng)器流動(dòng)特性。 2、通過(guò)多釜串聯(lián)模型參數(shù)對(duì)釜式、管式反應(yīng)器停留時(shí)間分布以及返混程度做分析研究，模型參數(shù)N代表反應(yīng)器的返混程度，N越大返混程度越小，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生理解平推流和全混流兩種理想模式。 3、裝置可分別進(jìn)行無(wú)循環(huán)及變化循環(huán)比R操作，在不同返混程度下測(cè)定管式反應(yīng)器停留時(shí)間分布。 4、裝置采用脈沖示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布，電導(dǎo)儀能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)檢測(cè)記錄各反應(yīng)器出口示蹤劑的濃度，通過(guò)軟件處理得到各項(xiàng)參數(shù)。 5、全觸摸集成化控制，高穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸，硬件加密。 |
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| 設(shè)計(jì)參數(shù) |
常溫，常壓操作。 單釜： 水流量：40L/h、平均停留時(shí)間（數(shù)學(xué)期望值）：200-600。 方差：1.0105--3.0105、模型參數(shù)N：1.2—2。 三釜： 水流量：40L/h、平均停留時(shí)間（數(shù)學(xué)期望值）：200-600。 方差：1.0105--5.0105、模型參數(shù)N：1.2—4。 |
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| 主要配置 | 有機(jī)玻璃反應(yīng)釜、管式反應(yīng)器、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、水箱、水泵、電機(jī)、數(shù)字電導(dǎo)儀閥門(mén)、管道、中央處理器、觸摸屏、高品質(zhì)鋁合金型材框架。 | |||
| 公用設(shè)施 |
水：裝置自帶透明水箱，連接自來(lái)水接入。 電：電壓AC220V，功率1.0KW，標(biāo)準(zhǔn)單相三線制。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室需配置1~2個(gè)接地點(diǎn)（安全地及信號(hào)地）。 實(shí)驗(yàn)物料：水- KCl。 |
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| 主要設(shè)備 |
1、釜式反應(yīng)器1.0L，透明有機(jī)玻璃制成，數(shù)量3個(gè)。 2、釜式反應(yīng)器3.0L，透明有機(jī)玻璃制成，數(shù)量1個(gè)。 3、管式反應(yīng)器：直徑Φ35，長(zhǎng)度1200mm，填料拉西環(huán)φ4mm。 4、水箱：80L，透明有機(jī)玻璃材質(zhì)。 5、管路：透明，壁厚≥2.0mm，透明可視材質(zhì)。 6、交流可調(diào)速電機(jī)：功率15W，無(wú)級(jí)調(diào)速。 7、進(jìn)水泵：MP型磁力驅(qū)動(dòng)泵，額定功率：15W，額定流量：6L/min。 8、循環(huán)泵：額定流量6L/min，揚(yáng)程3m。 9、數(shù)字電導(dǎo)儀：0～2000μS/cm，光電耦合器隔離保護(hù)4-20ma信號(hào)輸出，電導(dǎo)電極：5支。485通訊接口轉(zhuǎn)換，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU通訊協(xié)議，自動(dòng)數(shù)據(jù)處理與屏幕顯示實(shí)驗(yàn)曲線、數(shù)據(jù)，自動(dòng)溫度補(bǔ)償：0-100℃。 10、轉(zhuǎn)子流量計(jì)：流量6-60L/h，水。 11、中央處理器：執(zhí)行速度0.64μs，內(nèi)存容量16K，內(nèi)建Ethernet支持Modbus TCP及Ethernet/IP通訊協(xié)議；功能：數(shù)據(jù)處理運(yùn)算。 12、模擬量模塊：高達(dá)16位分辨率，總和精度±0.5%，內(nèi)建RS485通訊模式。 13、采用一體機(jī)平板觸摸電腦，全程數(shù)字化觸摸屏控制操作。HMI：投射式觸控技術(shù)，5000萬(wàn)次觸摸點(diǎn)，內(nèi)存4G，功能：中央處理器數(shù)據(jù)顯示控制。 14、額定電壓：220V，總功率：1kW。 15、外形尺寸：2000×550×2000mm（長(zhǎng)×寬×高）外形為可移動(dòng)式設(shè)計(jì)，帶剎車(chē)輪，高品質(zhì)鋁合金型材框架，無(wú)焊接點(diǎn)，安裝拆卸方便，水平調(diào)節(jié)支撐型腳輪。 16、轉(zhuǎn)換模塊及在線監(jiān)控軟件一套。 17、工程化標(biāo)識(shí)：包含設(shè)備位號(hào)、管路流向箭頭及標(biāo)識(shí)、閥門(mén)位號(hào)等工程化設(shè)備理念配套，使學(xué)生處于安全的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境中，學(xué)會(huì)工程化管路標(biāo)識(shí)認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生工程化理念。 |
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| 測(cè)控組成 | 變量 | 檢測(cè)機(jī)構(gòu) | 顯示機(jī)構(gòu) | 執(zhí)行機(jī)構(gòu) |
| 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) | 霍爾開(kāi)關(guān) | 觸摸屏 | 調(diào)速模塊 | |
| 流量 | 轉(zhuǎn)子流量計(jì) | 轉(zhuǎn)子流量計(jì) | 轉(zhuǎn)子流量計(jì) | |
| 濃度 | 在線電導(dǎo)率儀 | 觸摸屏 | 無(wú) | |
| 示蹤劑流動(dòng)時(shí)間 | 時(shí)間控制器 | 觸摸屏 | 無(wú) | |
對(duì)比研究釜式和管式反應(yīng)器停留時(shí)間分布與反應(yīng)器流動(dòng)特性：
釜式和管式反應(yīng)器在停留時(shí)間分布和反應(yīng)器流動(dòng)特性方面存在顯著的差異。
首先，從停留時(shí)間分布的角度來(lái)看，釜式反應(yīng)器通常屬于全混流反應(yīng)器，這意味著反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。這種長(zhǎng)時(shí)間的停留有助于反應(yīng)進(jìn)行得更加完全，從而提高了反應(yīng)效率。相比之下，管式反應(yīng)器則更接近于平推流反應(yīng)器，其停留時(shí)間通常較短。這種較短的停留時(shí)間可能導(dǎo)致反應(yīng)不夠完全，但也適用于某些需要快速通過(guò)反應(yīng)器的工藝過(guò)程。
其次，從反應(yīng)器流動(dòng)特性的角度來(lái)看，釜式反應(yīng)器內(nèi)的物料混合較為均勻，有利于實(shí)現(xiàn)較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。然而，由于存在死區(qū)等問(wèn)題，可能會(huì)影響到反應(yīng)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而管式反應(yīng)器則具有更好的流動(dòng)特性，流體在反應(yīng)器內(nèi)流速分布較為均勻，減少了流體擴(kuò)散和死區(qū)等問(wèn)題。這有助于提高反應(yīng)過(guò)程的穩(wěn)定性和可控性。
此外，管式反應(yīng)器雖然停留時(shí)間較短，但可以通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)比R來(lái)改善返混程度，從而得到不同返混程度的反應(yīng)系統(tǒng)。然而，返混程度與停留時(shí)間分布并不存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此需要利用反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型來(lái)間接表達(dá)。同時(shí)，測(cè)定不同狀態(tài)的反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間分布時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)相同的停留時(shí)間分布可以有不同的返混情況。
總的來(lái)說(shuō)，釜式和管式反應(yīng)器在停留時(shí)間分布和反應(yīng)器流動(dòng)特性方面各有優(yōu)勢(shì)。選用哪種反應(yīng)器取決于具體的工藝要求和操作條件。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)物料、反應(yīng)條件以及所需的產(chǎn)品特性等因素綜合考慮，選擇最合適的反應(yīng)器類(lèi)型。