多釜串联模式实验原理性能检测及实验装置的原理设计

处理轴向的返混不采用连续而采用分级的方法建立的反应器的模式。即把反应器沿轴向分为N个等容的全混釜反应器，把整个反应器看作是由这N个全混釜反应器所构成。这种模式比较适用于描述返混程度较大的反应器。
一、多釜串联模式的实验原理
多釜串联实验中停留时间分布测定所采用的方法主要是示踪响应法，即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。示踪剂加入方式为脉冲输入法。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，同时在反应器出口检测示踪剂浓度随时间的变化。
由概率论知识，概率分布密度函数就是系统的停留时间分布密度函数。因此，就代表了流体粒子在反应器内停留时间介于到之间的概率。在反应器出口处测得的示踪剂浓度与时间的关系曲线即响应曲线。
二、多釜串联反应器的性能检测
反应器是进行化学反应的关键设备，种类繁多。在反应器的设计放大过程中，流体流动是最不易确定的因素。因为反应过程是一个极其复杂的过程。由于物料粒子在流经反应器时，基于各种影响造成的涡流、短路、死区，以及速度分布等产生返混，形成停留时间分布 （Residence Time Distribution，简称 RTD），导致反应器的效率降低，而影响到反应产品的产量和质量，所以，要进行反应器的设计和实际操作，必须考虑物料粒子在反应器内的流动状况和停留时间分布问题。多釜串联等温反应系统及浓度控制系统模型适合于非稳态操作，更适合于稳态操作。稳态时，反应系统中各釜反应物浓度不随时间改变，模型将进一步得到简化。反应器结构和操作方法不同会造成不同程度的返混。根据反应过程的流动型式，寻求反应时间与转化率之间的数学关联。通过对反应速率常数的测定计算，以获得可用于反应器的选型、操作和便于开发放大的宏观动力学方程。物料粒子的返混程度不能采用函数形式予以表达，但是一定的返混会造成一定的 RTD，因此，可借助测定物料粒子的 RTD 检验反应器的性能，即其理想化的程度。
三、多釜串联实验装置的原理设计

技术指标	说明
装置功能	1.通过实验了解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型来描述实验系统的流动特性。
设计参数
主要配置	有机玻璃反应釜、转子流量计、水箱、水泵、搅拌电机、在线电导率仪、转换模块及软件、阀门、管道、不锈钢框架、仪表柜、软件。
公用设施	水：装置自带不锈钢水箱桶，连接自来水接入。 电：电压AC220V，功率1.0KW，标准单相三线制。每个实验室需配置1~2个接地点（安全地及信号地）。 实验物料：水--- KCl，外配设备：电脑
主要设备	1.釜式反应器1.0L，直径φ120mm，高度120mm，有机玻璃制成，3个。　　　 2.釜式反应器3.0L 直径φ150mm，高度200mm，有机玻璃制成，1个。 3.MP-20RM微型磁力泵：功率30W，最大流量1m3/h，扬程6m。 4.交流可调速电机：搅拌马达6W，转数90－600r/min，无级变速调节。其操作板置于控制柜上，转速可在操作板上进行调节。 5.LZB-10液体转子流量计：流量范围6～60 L/h ，观察、控制进水流量。 6.数显电导率仪：在线电导率检测仪，0-2000S·cm 4个，电导电极：4支。 7.LWB电磁阀（24v）和三通阀控制切换示踪剂，数显计测器控制示踪剂加入量。 8.各项操作及转速、电导率、流量的显示、调节、控制全在控制屏面板进行。 9.框架为304不锈钢材质，结构紧凑，外形美观，流程简单、操作方便。 10.外形尺寸：1800×500×2000mm（长×宽×高），外形为可移动式设计，带3寸双刹车轮。 11.转换模块及在线监控软件一套。
测控组成	变量	检测机构	显示机构	执行机构
	电机转数	霍尔开关	转数显示仪	调速器
	流量	转子流量计	转子流量计	转子流量计
	浓度	在线电导率仪	数字显示	无
采集型
测控组成	变量	检测机构	显示机构	执行机构
	电机转数	霍尔开关	转数显示仪，精度：0.5%FS	精密数显调速器
	三釜进水流量	转子流量计	转子流量计	手动调节
	单釜进水流量	转子流量计	转子流量计	手动调节
	浓度	在线电导率仪	数字显示，精度：0.5%FS	浓度
	示踪剂流动时间	时间控制器	上位机采集	无
软件组成	模拟模块：高达16位分辨率，内建RS485通讯模式；功能：电导率、时间等模拟量信号采集，配数据采集软件一套，在线工业组态软件一套

四、总结
理想反应器的基本型式有间歇操作搅拌釜、连续操作管式反应器和连续操作搅拌釜三种，其中，连续管式反应器和连续釜式反应器是连续化生产反应研究的基础连续管式反应器的特点是反应物料在反应器中不存在返混，即反应器的每一个垂直于管轴的截面上物料的性质完全相同而连续釜式反应器的特点则是反应物料在反应器中的返混程度达到最大化,即反应器中每一个点的物料的性质完全相同，实现了整个反应器中物料的均一化两种反应器一个无返混，一个返混达到最大，都是理想化反应器，而现实的生产反应器既不可能不存在返混，也不可能实现理想的最大化返混。