PDF《队伍名称：夷水之星》

队伍名称: 夷水之星 课题名称: 带搅拌管式反应器停留时间分布的测定 指导老师: 唐琴 副教授 陈先勇 教授 队长姓名: 周密队员姓名: 尹文钊 张润张应雄 中国・恩施 二O一六年七月 目录1.

设计内容…1 1.1 选题背景…1 1.2 选题介绍…1 1.3 选题应用…4 2.作品说明书…4 2.1 作品设计…4 2.1.1 作品设计背景…4 2.1.2 设计方法及流程…5 2.1.3 作品视频与音频结构及使用方法……………………5 2.2 作品内容说明…7 2.2.1 作品意义…7 2.2.2 作品内容…7 参考文献

10 1 设计说明书

1 设计内容 1.1 选题背景 停留时间分布能真实地反映物料在设备内的流动状态, 尤其是物 料的返混状态.停留时间分布在反应设备和分离设备等的工艺设计、 模拟计算和工艺优化操作中得到了广泛的应用[1,2] . 带搅拌管式反应器是在传统管式反应器的基础上增加了一系列 叶片构成的机械搅拌装置, 该结构综合了全混流反应器混合性能好和 活塞流反应器生产能力高的优点[3,4] ,因而对于研究反应器液相的流 动特征, 更好地了解带搅拌管式反应器的性能和优化设计具有重要意 义. Flash 动画辅助化工实验教学,把flash 动画与化学化工实验有机 结合,能更好的为化学化工教育服务[5] .虽然国内外有带搅拌管式反 应器停留时间分布的测量研究的报道,但未见借助 flash 软件辅助模 拟带搅拌管式反应器停留时间分布的动画设计, 因此进行带搅拌管式 反应器停留时间分布测量的课模设计, 能够比较直观的反映物料在该 设备中的流动状态,进一步加深学生对停留时间分布测量的认识. 1.2 选题介绍 停留时间是指物料质点从进入到离开反应器总共停留的时间, 这 个时间也就是质点的寿命[2] .反应物料在反应器中的转化率,决定于 质点在反应器中的停留时间,即取决于质点的寿命.搅拌管式反应器 停留时间分布的测量通常是采用脉冲注入法和阶跃法两种方法, 其中,

2 脉冲注入法通常选用 NaCl 或KCl 作为示踪剂.采用出口应答技 术测量的停留时间分布密度函数为: ? ? ?

0 ) ( ) ( ) ( dt t c t c t E 其中, ) (t c 为示踪剂的浓度.由上式可知, ) (t E 与示踪剂浓度 ) (t c 成正 比,同时在一定浓度范围内,NaCl 或KCl 浓度与电导值成正比,因此,实验用水作为连续流动的物料,以饱和 NaCl 或KCl 作示踪剂, 用出口溶液电导值的变化跟踪 NaCl 或KCl 的轨迹,进而可以测定带 搅拌管式反应器的停留时间分布. 返混程度大小可以由 Pelect 数描述[2] : e e D uL P ? e P 数是表征的无量纲数值, e P 数越大,则返混程度越小, e P 数越 小, 则返混程度越大, 在其他条件不变的情况下, e P 数与操作条件 (如 流量,转速)有关,而停留时间分布与返混程度密切相关.在本课模 设计中,主要讨论了流量和转速对停留时间分布的影响. 在不同流量和不同转速下测定的停留时间分布分别如图 1-1 和图 1-2

3 a―流量为 1.0m?/h b―流量为 1.25m?/h c―流量为 1.5m?/h 图1-1 不同流量下测得的停留时间分布图 a―转速为 250r/min b―转速为 200r/min c―转速为 150r/min 图1-2 不同转速下测得的停留时间分布图 由图 1-1 和图 1-2 可知, 流量和转速对带搅拌管式反应器的停留 时间和平均停留时间具有显著影响. 1.3 选题应用

4 在化工生产中,为提高反应的转化率和收率,则对物料在反应器 中停留时间分布的分析与研究必不可少,以达到优化增效.例如在铝 土矿等矿物的溶出过程和超细粉体制备的生产过程中, 能够增强管道 内的湍流度,从而强化混合效果,缩短反应时间,达到更好的反应效 果[6] :判断设备内物料流动情况;