串联流动反应釜停留时间分布测定科技论文.docx
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串联流动反应釜停留时间分布测定科技论文
科技论文
串联流动反应釜停留时间分布测定
串联流动反应釜停留时间分布测定
一.摘要
1.1中文摘要:
本实验是通过实验了解停留时间分布测定的基本原理和实验方法。
利用脉冲示踪法测定物料停留时间的分布。
观察示踪物料浓度随时间的变化,利用装置的平均停留时间,绘出多釜串联模型的停留时间分布密度曲线图。
1.2英文摘要:
Thisexperimentisthroughtheexperimentaboutdeterminationofresidencetimedistributionofthebasicprincipleandexperimentalmethod.Useofpulsetracingmethodforthedeterminationofresidencetimedistribution.Observationoftracermaterialconcentrationchangeswithtime,utilizingdeviceaverageresidencetime,drawthemultireactorseriesmodelofresidencetimedistributiondensitycurves.
二、实验目的
1.熟悉停留时间分布测定的基本原理和实验方法。
2.掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法。
3.学会用理想反应器的串联模式来描述实验系统的流动特性。
三、实验原理
停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法。
它的基本思路是:
在反应器入口以一定的方式加入示踪剂,然后通过测量反应器出口处示踪剂浓度的变化,间接地描述反应器内流体的停留时间。
常用的示踪剂加入方式有脉冲输入、阶跃输入和周期输入等。
本实验选用的是脉冲输入法。
脉冲输入法是在极短的时间内,将示踪剂从系统的入口处注入主流体,在不影响主流体原有流动特性的情况下随之进入反应器。
如此同时,在反应器出口检测示踪剂浓度c(t)随时间的变化。
由概率论知识可知,停留时间分布密度函数E(t)就是系统的停留时间分布密度函数。
因此,E(t)dt就代表了流体在反应器内停留时间介于t到t+dt之间的概率。
在反应器出口处测得的示踪剂浓度c(t)与时间t的关系曲线叫响应曲线。
由响应曲线就可以计算出E(t)与时间t的关系,并绘出E(t)~t关系曲线。
计算方法是对反应器作示踪剂的物料衡算,即
(1)
式中V表示主流体的流量,Q为示踪剂的加入量。
示踪剂的加入量可以用下式计算
(2)
在V值不变的情况下,由
(1)式和
(2)式求出:
(3)
作为数值过程,上式可改写为
(4)
关于停留时间分布的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t),即
(5)
用停留时间分度密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)来描述系统的停留时间,给出了很好的统计分布规律。
但是为了比较不同停留时间分布之间的差异,还需要引入另外两个统计特征值,即数学期望和方差。
数学期望对停留时间分布而言就是平均停留时间,即
(6)
方差是和理想反应器模型关系密切的参数。
它的定义是:
(7)
对活塞流反应器
=0;而对全混流反应器
=t2;对介于上述两种理想反应器间的非理想反应器可以用多釜串联模型描述。
多釜串联模型中的模型参数N可以由实验数据处理得到的
来计算。
(8)
当N为整数时,代表该非理想流动反应器可以用N个等体积的全混流反应器的串联来建立模型。
当N为非整数时,可以用四舍五入的方法近似处理,也可以用不等体积的全流反应器串联模型。
四、实验步骤
1.准备工作:
1)在室温下,配KCl饱和溶液500ml,取100ml从釜中拆下电极头,然后把电极头分别插入KCl饱和溶液,把电导仪打到校正档调满刻度,进行电极校正,然后装好电极。
2)把料液槽中加满水,打开泵进口处阀门,关闭流量计阀门,检查各阀门开关状况,调整到适当的位置。
3)取2ml饱和KCl溶液,加入示踪剂加料槽的上层并封好加料口。
4)检查各电路开关状况,设时间继电器时间为2s,插上电源,连上计算机接口,打开计算机软件,待用。
2.三釜串联实验
1)将三釜串联的开关打开,大釜开关关闭,管式反应器开关关闭,将示踪剂加料的三通阀调整到三釜的位置,打开泵回流开关。
2)打开总电源开关,并打开泵开关,缓缓打开流量计调节阀,调到适当的流量位置(若流量偏小可适当关闭泵回流阀)。
3)缓缓调节各釜顶部放空阀,让水充满釜,打开搅拌开关,调节搅拌速率到适当位置。
4)打开加示踪剂开关,以驱赶管路中的气体调整到恰好没有气泡混入釜中为最佳,关闭加示踪剂开关,运行15min。
5)打开软件,加示踪剂2s,同时记录数据,并进行处理。
6)改变电机转数,按照上面相同的步骤重新实验。
7)改变水流量,按照上面相同的步骤重新实验。
3单釜实验
1)将三釜串联的开关关闭,大釜开关打开,管式反应器开关关闭,将示踪剂加料的三通阀调整到大釜的位置,打开大釜加示踪剂球阀开关,关闭管式反应器球阀开关,打开泵回流开关。
2)打开总电源开关,并打开泵开关,缓缓打开流量计调节阀,调到适当的流量位置(若流量偏小可适当关闭泵回流阀)。
3)缓调节大釜顶部放空阀,让水充满釜,打开搅拌开关,调节搅拌速率到适当位置。
4)开加示踪剂开关,以驱赶管路中的气体调整到恰好没有气泡混入釜中为最佳,关闭加示踪剂开关,运行15min。
5)开软件,加示踪剂2s,同时记录数据,并进行处理。
6)改变电机转数,按照上面相同的步骤重新实验。
7)改变水流量,按照上面相同的步骤重新实验。
4实验结束
1)实验完毕,关闭搅拌开关、泵开关,关上总电源开关,清洗示踪剂加料槽中的KCl溶液,放出釜内液体(有必要的话活化电极)。
2)可把三釜串联开关关闭,打开大釜开关,将示踪剂加料阀调到大釜位置按上述操作进行大釜试验,其数据与小釜数据进行比较。
五.串联流动反应釜停留时间分布的测定数据处理
1.数据记录
(1)实验条件
室温:
22.3℃
示踪剂:
KCl溶液
实验温度下KCl溶液摩尔电导率:
ʌm,kCl=0.01396S·m2·mol-1
(2)程序测定结果a.单釜实验结果
每组时间间隔
1.0S
电机转速:
200r/min
数学期望
394.24
方差
156132
虚拟釜数
0.9955
b.三釜实验结果
每组时间间隔:
1.0S
电机转速:
200r/min
数学期望
方差
虚拟釜数
釜1
126.51
-216533
-0.07391
釜2
613.04
248157
1.51443
注:
釜1的实验程序给出的数据处理结果有误
(3)程序绘制图像a.单釜实验图像
2.数据处理
(1)选取所有数据进行处理a.计算结果
(i)单釜实验结果
每组时间间隔
1.0S
电机转速:
200r/min
加入示踪剂前电导率示数
0.6407mS·cm-1
数学期望
395.77
方差
156767
虚拟釜数
0.9991
(ii)二釜实验结果
每组时间间隔:
1.0S
电机转速:
200r/min
自来水电导率示数
数学期望
方差
虚拟釜数
釜1
0.6407mS·cm-1
432.35
195659
0.9554
釜2
0.670mS·cm-1
615.47
239961
1.5786
b.作图
(i)单釜C—t响应曲线
注:
由于实验数据点过于密集,且波动较大,为了使趋势更明显、图形美观,用曲线分段拟合个点并将原
数据点省略。
7.参考文献
[1].朱炳辰.化学反应工程,4版[M].北京:
化学工业出版社,2007
[2].ScottFoglerH.Elementsofchemicalreactionengineering,3rded[M].NewJersy,1999.
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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日期:
年月日
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日期:
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
学位论文原创性声明
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所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。
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本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者(本人签名):
年月日
学位论文出版授权书
本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”),愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版,并同意编入CNKI《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益。
论文密级:
□公开□保密(___年__月至__年__月)(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)
作者签名:
_______导师签名:
_______
_______年_____月_____日_______年_____月_____日
独创声明
本人郑重声明:
所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计(论文)使用授权声明
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(保密论文在解密后遵守此规定)
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
致谢
时间飞逝,大学的学习生活很快就要过去,在这四年的学习生活中,收获了很多,而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。
首先非常感谢学校开设这个课题,为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验,奠定了基础。
本次毕业设计大概持续了半年,现在终于到结尾了。
本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。
经过这次毕业设计,我的能力有了很大的提高,比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。
这期间凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢。
没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计。
首先,我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导,在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导,为我理清了设计思路和操作方法,并对我所做的课题提出了有效的改进方案。
郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。
从他身上,我学到了许多能受益终生的东西。
再次对周巍老师表示衷心的感谢。
其次,我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求,感谢他们对我学习上和生活上的帮助,使我了解了许多专业知识和为人的道理,能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。
另外,我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持,与他们一起学习、生活,让我在大学期间生活的很充实,给我留下了很多难忘的回忆。
最后,我要感谢我的父母对我的关系和理解,如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持,我将无法顺利完成今天的学业。
四年的大学生活就快走入尾声,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋。
从这里走出,对我的人生来说,将是踏上一个新的征程,要把所学的知识应用到实际工作中去。
回首四年,取得了些许成绩,生活中有快乐也有艰辛。
感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲,对我成长的关心和爱护。
学友情深,情同兄妹。
四年的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱,给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。
在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,我才能顺利完成完成学业,感激他们一直以来对我的抚养与培育。
最后,我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。
是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,给了我很多解决问题的思路,在此表示衷心的感激。
老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。
他无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助,感谢他耐心的辅导。
在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助,帮助解决了不少的难点,使得论文能够及时完成,这里一并表示真诚的感谢。
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