二）實驗原理

   本實驗停留時間分布測定所采用的主要是示蹤響應(yīng)法。它的原理是：在反應(yīng)器入口用電磁閥控制的方式加入一定量的示蹤劑KNO3，通過電導(dǎo)率儀測量反應(yīng)器出口處水溶液電導(dǎo)率的變化，間接的描述反應(yīng)器流體的停留時間。常用的示蹤劑加入方式有脈沖輸入，階躍輸入和周期輸入等。本實驗選用脈沖輸入法。脈沖輸入法是在較短的時間內(nèi)（0.1～1.0秒），向設(shè)備內(nèi)一次注入一定量的示蹤劑，同時開始計時并不斷分析出口示蹤物料的濃度c(t)隨時間的變化。由概率論知識，概率分布密度E(t)就是系統(tǒng)的停留時間分布密度函數(shù)。因此，E(t)dt就代表了流體粒子在反應(yīng)器內(nèi)停留時間介于t-dt間的概率。

   在反應(yīng)器出口處測得的示蹤計濃度c(t)于時間t的關(guān)系曲線叫響應(yīng)曲線。由響應(yīng)曲線可以計算出E(t)與時間t的關(guān)系，并繪出E(t)－t關(guān)系曲線。計算方法是對反應(yīng)器作示蹤劑的物料衡算，即

（1）

式中Q表示主流體的流量，m為示蹤劑的加入量，示蹤劑的加入量可以用下式計算

（2）

在Q值不變的情況下，由（1）式和（2）式求出

（3）

關(guān)于停留時間分布的另一個統(tǒng)計函數(shù)是停留時間分布函數(shù)F(t)，即

（4）

    用停留時間分布密度函數(shù)E(t)和停留時間分布函數(shù)F(t)來描述系統(tǒng)的停留時間，給出了很好的統(tǒng)計分布規(guī)律。但是為了比較不同停留時間分布之間的差異，還需引進(jìn)兩個統(tǒng)計特征，即數(shù)學(xué)期望和方差。數(shù)學(xué)期望對停留時間分布而言就是平均停留時間 ，即

（5）

方差是和理想反應(yīng)器模型關(guān)系密切的參數(shù)。它的定義是：

（6）

對活塞流反應(yīng)器＝0；而對全混流反應(yīng)器；的 來計算。

（7）

     當(dāng)N為整數(shù)時代表該非理想流動反應(yīng)器可用N個等體積的全混流反應(yīng)器的串聯(lián)來建立模型當(dāng)N為非整數(shù)時?？梢杂盟纳嵛迦氲姆椒ń铺幚硪部梢杂貌坏润w積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)模型。

（三）裝置、流程及試劑

    反應(yīng)器為有機玻璃制成的攪拌釜。其有效容積為1000ml。攪拌方式為葉輪攪拌。流程中配有四個這樣的攪拌釜。示蹤劑是通過一個電 磁閥瞬時注入反應(yīng)器。示蹤劑KCl 在不同時刻濃度c(t)的檢測通過電導(dǎo)率儀完成。

    電導(dǎo)率儀的傳感為鉑電極，當(dāng)含有KCI的水溶液通過安裝在釜內(nèi)液相出口處鉑電極時，電導(dǎo)率儀將濃度c(t)轉(zhuǎn)化為毫伏級的直流電壓信號，該信號經(jīng)放大器與A／D轉(zhuǎn)機卡處理后，由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。該代表濃度c(t)的數(shù)字信號在微機內(nèi)用預(yù)先輸入的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并計算出每釜平均停留時間和方差以及N后，由打印機輸出。