二）实验原理

   本实验停留时间分布测定所采用的主要是示踪响应法。它的原理是：在反应器入口用电磁阀控制的方式加入一定量的示踪剂KNO3，通过电导率仪测量反应器出口处水溶液电导率的变化，间接的描述反应器流体的停留时间。常用的示踪剂加入方式有脉冲输入，阶跃输入和周期输入等。本实验选用脉冲输入法。脉冲输入法是在较短的时间内（0.1～1.0秒），向设备内一次注入一定量的示踪剂，同时开始计时并不断分析出口示踪物料的浓度c(t)随时间的变化。由概率论知识，概率分布密度E(t)就是系统的停留时间分布密度函数。因此，E(t)dt就代表了流体粒子在反应器内停留时间介于t-dt间的概率。

   在反应器出口处测得的示踪计浓度c(t)于时间t的关系曲线叫响应曲线。由响应曲线可以计算出E(t)与时间t的关系，并绘出E(t)－t关系曲线。计算方法是对反应器作示踪剂的物料衡算，即

（1）

式中Q表示主流体的流量，m为示踪剂的加入量，示踪剂的加入量可以用下式计算

（2）

在Q值不变的情况下，由（1）式和（2）式求出

（3）

关于停留时间分布的另一个统计函数是停留时间分布函数F(t)，即

（4）

    用停留时间分布密度函数E(t)和停留时间分布函数F(t)来描述系统的停留时间，给出了很好的统计分布规律。但是为了比较不同停留时间分布之间的差异，还需引进两个统计特征，即数学期望和方差。数学期望对停留时间分布而言就是平均停留时间 ，即

（5）

方差是和理想反应器模型关系密切的参数。它的定义是：

（6）

对活塞流反应器＝0；而对全混流反应器；的 来计算。

（7）

     当N为整数时代表该非理想流动反应器可用N个等体积的全混流反应器的串联来建立模型当N为非整数时。可以用四舍五入的方法近似处理也可以用不等体积的全混流反应器串联模型。

（三）装置、流程及试剂

    反应器为有机玻璃制成的搅拌釜。其有效容积为1000ml。搅拌方式为叶轮搅拌。流程中配有四个这样的搅拌釜。示踪剂是通过一个电 磁阀瞬时注入反应器。示踪剂KCl 在不同时刻浓度c(t)的检测通过电导率仪完成。

    电导率仪的传感为铂电极，当含有KCI的水溶液通过安装在釜内液相出口处铂电极时，电导率仪将浓度c(t)转化为毫伏级的直流电压信号，该信号经放大器与A／D转机卡处理后，由模拟信号转换为数字信号。该代表浓度c(t)的数字信号在微机内用预先输入的程序进行数据处理并计算出每釜平均停留时间和方差以及N后，由打印机输出。