停留時間分布ppt課件

1、第四章 非 理 想 流 動 重點掌握：停留時間分布的實驗測定方法和數(shù)據(jù)處置。 理想反響器停留時間分布的數(shù)學表達式。 返混的概念。 非理想流動模型離析流模型、多釜串聯(lián)模型和分散模型的模型假定與數(shù)學模型建立的根本思緒，模型參數(shù)確實定。 利用分散模型和多釜串聯(lián)模型的反響器計算。深化了解：停留時間分布的概念和數(shù)學描畫方法。 停留時間分布的數(shù)學特征和物理意義。廣泛了解：流動反響器中的微觀混合與宏觀混合及其對反響器性能的影響。 4.1 概述 流體在反響器中的流動景象 兩個概念1停留時間2停留時間分布3強迫對流4.1 概述 產(chǎn)生停留時間分布的緣由：1物料的流動速率不均勻2分子分散、湍流分布4有死角、短路 流

2、動情況對反響的影響釜式和管式反響器中流體的流動情況明顯不同，經(jīng)過前面對釜式和管式反響器的學習，可以發(fā)現(xiàn)： 1對于單一反響，反響器出口的轉(zhuǎn)化率與器內(nèi)的流動情況有關(guān)； 2對于復合反響，反響器出口目的產(chǎn)物的分布與流動情況有關(guān)。 停留時間分布的分類 壽命分布： 是指流體粒子從進入系統(tǒng)起到分開系統(tǒng)止，在系統(tǒng)停留的時間。是指反響器出口流出流體的停留時間。年齡分布： 是對存留在系統(tǒng)中的流體粒子而言，從進入系統(tǒng)算起在系統(tǒng)中的停留時間。更有實踐意義的是授命分布。 研討停留時間分布的系統(tǒng)系統(tǒng)有閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)之分。 閉式系統(tǒng)具有閉式邊境，即進口和出口沒有返混即在入口和出口處設(shè)置有單向閥。反之，那么為開式邊境。

3、停留時間分布研討的系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)。 停留時間分布的運用對已有設(shè)備的停留時間分布進展診斷，發(fā)現(xiàn)能夠的問題；并提供設(shè)備改良的方向和措施；設(shè)備的設(shè)計與分析，建立適當?shù)臄?shù)學模型 ，作為進展物料、熱量、動量衡算的根底；還可用于吸收、萃取、蒸餾及結(jié)晶等4.2 停留時間分布的數(shù)學描畫例：在延續(xù)操作的反響器內(nèi)，假設(shè)在某一瞬間t=0極快地向入口物流中參與100個紅色粒子，同時在系統(tǒng)的出口處記下不同時間間隔流出的紅色粒子數(shù)，結(jié)果如下表。假設(shè)假定紅色粒子和主流體之間除了顏色的差別以外，其他一切性質(zhì)都完全一樣，那么就可以以為這100個粒子的停留時間分布就是主流體的停留時間分布。停留時間范圍tt+t0-22-33-44

4、-55-66-77-88-99-1010-1111-1212-14出口流中的紅色粒子數(shù)02612182217126410分率N/N00.020.060.120.180.220.170.120.060.040.0104.2 停留時間分布的數(shù)學描畫以時間t為橫坐標，出口流中紅色粒子數(shù)為縱坐標，將上表作圖：假設(shè)以停留時間t為橫坐標， 為縱坐標作圖，那么每一個長方形的面積為即表示停留時間為tt+t的物料占總進料的分率。4.2 停留時間分布的數(shù)學描畫假設(shè)示蹤劑改用紅色流體，延續(xù)檢測出口中紅色流體的濃度，假設(shè)將觀測的時間間隔縮到非常小，得到的將是一條延續(xù)的停留時間分布曲線。E(t)t t+dt t圖中曲線

5、下微小面積E(t)dt表示停留時間在t和t+dt之間的物料占t=0時進料的分率。4.2 停留時間分布的數(shù)學描畫4.2.1 停留時間分布密度E(t): 同時進入反響器的N個流體質(zhì)點中，停留時間介于t與t+dt間的質(zhì)點所占分率dN/N為E(t)dt。E(t)曲線下的全部面積代表不同停留時間的物料占進料分率的總和。性質(zhì) 停留時間分布密度E(t)的性質(zhì)4.2 停留時間分布的數(shù)學描畫4.2.2 停留時間分布函數(shù)F(t): 停留時間0-t 范圍內(nèi)的物料停留時間小于t的質(zhì)點占進料的分率。有：t=0, F(t)=0, t=, F(t)=1,F(t)是單調(diào)增函數(shù) 4.2 停留時間分布的數(shù)學描畫在某一時間t時，E

6、(t)和F(t)之間的關(guān)系為：4.2.3 停留時間分布函數(shù)的特征值1)平均停留時間是Et曲線的分布中心，又稱為Et的數(shù)學期望。 2方差 表示停留時間分布的分散程度的量 用對比時間 表示無因次停留時間4.2.4 無因次化 經(jīng)過物理示蹤法來測反響器物料的停留時間的分布曲線。物理示蹤是采用一種易檢測的無化學反響活性的物質(zhì)按一定的輸入方式參與穩(wěn)定的流動系統(tǒng)，經(jīng)過觀測示蹤物質(zhì)在出口濃度隨時間的變化來確定系統(tǒng)物料的停留時間分布。4.2.5 停留時間分布的實驗方法 脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機輸入示蹤法。根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同分為四種：示蹤劑輸入法 4.2.5.1 脈沖示蹤法：在定常態(tài)操作的延續(xù)流動系

7、統(tǒng)的入口處在t=0的瞬間輸入M克或摩爾的示蹤劑A 脈沖法測定停留時間分布表示圖 進展物料衡算：出口物料在系統(tǒng)停留到t+dt的示蹤劑量為對于恒容的定常態(tài)流動系統(tǒng)應有：為要驗證數(shù)據(jù)可靠，要滿足： 輸入示蹤劑改動了定常態(tài)操作不滿足，要查看緣由：示蹤劑選擇不當輸入不滿足脈沖要求隨著CA采樣方法不同， 所采用方法也不同：(i)數(shù)據(jù)的數(shù)量大，且所獲的樣品是瞬間樣品 (ii)采樣是瞬間樣，但數(shù)量不多，可用線性內(nèi)插法計算。 在某瞬間t=0,將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A的濃度CA0的第二流體，切換后應堅持系統(tǒng)流動方式不變。 做物料衡算4.2.5.2 階躍示蹤法這樣可以經(jīng)過CAt曲線獲得Ft曲線。 陰影面積 或陰影面積 對實驗