多釜串聯模式實驗原理性能檢測及實驗裝置的原理設計

處理軸向的返混不采用連續而采用分級的方法建立的反應器的模式。即把反應器沿軸向分為N個等容的全混釜反應器，把整個反應器看作是由這N個全混釜反應器所構成。這種模式比較適用于描述返混程度較大的反應器。
一、多釜串聯模式的實驗原理
多釜串聯實驗中停留時間分布測定所采用的方法主要是示蹤響應法，即在反應器入口以一定的方式加入示蹤劑，然后通過測量反應器出口處示蹤劑濃度的變化，間接地描述反應器內流體的停留時間。示蹤劑加入方式為脈沖輸入法。在極短的時間內，將示蹤劑從系統的入口處注入主流體，在不影響主流體原有流動特性的情況下隨之進入反應器，同時在反應器出口檢測示蹤劑濃度隨時間的變化。
由概率論知識，概率分布密度函數就是系統的停留時間分布密度函數。因此，就代表了流體粒子在反應器內停留時間介于到之間的概率。在反應器出口處測得的示蹤劑濃度與時間的關系曲線即響應曲線。
二、多釜串聯反應器的性能檢測
反應器是進行化學反應的關鍵設備，種類繁多。在反應器的設計放大過程中，流體流動是最不易確定的因素。因為反應過程是一個極其復雜的過程。由于物料粒子在流經反應器時，基于各種影響造成的渦流、短路、死區，以及速度分布等產生返混，形成停留時間分布 （Residence Time Distribution，簡稱 RTD），導致反應器的效率降低，而影響到反應產品的產量和質量，所以，要進行反應器的設計和實際操作，必須考慮物料粒子在反應器內的流動狀況和停留時間分布問題。多釜串聯等溫反應系統及濃度控制系統模型適合于非穩態操作，更適合于穩態操作。穩態時，反應系統中各釜反應物濃度不隨時間改變，模型將進一步得到簡化。反應器結構和操作方法不同會造成不同程度的返混。根據反應過程的流動型式，尋求反應時間與轉化率之間的數學關聯。通過對反應速率常數的測定計算，以獲得可用于反應器的選型、操作和便于開發放大的宏觀動力學方程。物料粒子的返混程度不能采用函數形式予以表達，但是一定的返混會造成一定的 RTD，因此，可借助測定物料粒子的 RTD 檢驗反應器的性能，即其理想化的程度。
三、多釜串聯實驗裝置的原理設計

技術指標	說明
裝置功能	1.通過實驗了解停留時間分布測定的基本原理和實驗方法。 2.掌握停留時間分布的統計特征值的計算方法。 3.學會用理想反應器的串聯模型來描述實驗系統的流動特性。
設計參數
主要配置	有機玻璃反應釜、轉子流量計、水箱、水泵、攪拌電機、在線電導率儀、轉換模塊及軟件、閥門、管道、不銹鋼框架、儀表柜、軟件。
公用設施	水：裝置自帶不銹鋼水箱桶，連接自來水接入。 電：電壓AC220V，功率1.0KW，標準單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點（安全地及信號地）。 實驗物料：水--- KCl，外配設備：電腦
主要設備	1.釜式反應器1.0L，直徑φ120mm，高度120mm，有機玻璃制成，3個。　　　 2.釜式反應器3.0L 直徑φ150mm，高度200mm，有機玻璃制成，1個。 3.MP-20RM微型磁力泵：功率30W，最大流量1m3/h，揚程6m。 4.交流可調速電機：攪拌馬達6W，轉數90－600r/min，無級變速調節。其操作板置于控制柜上，轉速可在操作板上進行調節。 5.LZB-10液體轉子流量計：流量范圍6～60 L/h ，觀察、控制進水流量。 6.數顯電導率儀：在線電導率檢測儀，0-2000S·cm 4個，電導電極：4支。 7.LWB電磁閥（24v）和三通閥控制切換示蹤劑，數顯計測器控制示蹤劑加入量。 8.各項操作及轉速、電導率、流量的顯示、調節、控制全在控制屏面板進行。 9.框架為304不銹鋼材質，結構緊湊，外形美觀，流程簡單、操作方便。 10.外形尺寸：1800×500×2000mm（長×寬×高），外形為可移動式設計，帶3寸雙剎車輪。 11.轉換模塊及在線監控軟件一套。
測控組成	變量	檢測機構	顯示機構	執行機構
	電機轉數	霍爾開關	轉數顯示儀	調速器
	流量	轉子流量計	轉子流量計	轉子流量計
	濃度	在線電導率儀	數字顯示	無
采集型
測控組成	變量	檢測機構	顯示機構	執行機構
	電機轉數	霍爾開關	轉數顯示儀，精度：0.5%FS	精密數顯調速器
	三釜進水流量	轉子流量計	轉子流量計	手動調節
	單釜進水流量	轉子流量計	轉子流量計	手動調節
	濃度	在線電導率儀	數字顯示，精度：0.5%FS	濃度
	示蹤劑流動時間	時間控制器	上位機采集	無
軟件組成	模擬模塊：高達16位分辨率，內建RS485通訊模式；功能：電導率、時間等模擬量信號采集，配數據采集軟件一套，在線工業組態軟件一套

四、總結
理想反應器的基本型式有間歇操作攪拌釜、連續操作管式反應器和連續操作攪拌釜三種，其中，連續管式反應器和連續釜式反應器是連續化生產反應研究的基礎連續管式反應器的特點是反應物料在反應器中不存在返混，即反應器的每一個垂直于管軸的截面上物料的性質完全相同而連續釜式反應器的特點則是反應物料在反應器中的返混程度達到最大化,即反應器中每一個點的物料的性質完全相同，實現了整個反應器中物料的均一化兩種反應器一個無返混，一個返混達到最大，都是理想化反應器，而現實的生產反應器既不可能不存在返混，也不可能實現理想的最大化返混。