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2024-07-01 06:31

停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

停留時間分布與反應(yīng)器流動特性測定實(shí)驗(yàn)裝置
    一、引言
    在科學(xué)研究和工程領(lǐng)域,了解和分析物質(zhì)或粒子的停留時間分布是至關(guān)重要的。這種信息能夠幫助我們更好地理解和預(yù)測現(xiàn)象,例如在流體動力學(xué)、材料科學(xué)或者生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用。因此,停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和使用顯得尤為關(guān)鍵。
    二、停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)
    首先,一個基礎(chǔ)的停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置通常包括以下幾個部分:進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中,進(jìn)樣系統(tǒng)負(fù)責(zé)將待測樣品引入到系統(tǒng)中;分離系統(tǒng)則用于將混合物中的不同成分進(jìn)行分離;檢測系統(tǒng)會根據(jù)需要采用各種技術(shù)來測量每個成分的停留時間;最后,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則用于整理和分析收集到的數(shù)據(jù)。
    三、停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用
    停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,它可以被應(yīng)用于各種不同的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)過程中。在流體力學(xué)中,該裝置可以幫助我們研究流體在管道中的流動行為;在材料科學(xué)中,它可以用來評估顆粒在某種介質(zhì)中的運(yùn)動情況;在生物醫(yī)學(xué)研究中,該裝置則可用于細(xì)胞或分子的停留時間分布的研究。
    四、結(jié)論
總的來說,停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置是一個強(qiáng)大的科研工具,能夠提供豐富的信息以滿足各種不同的研究需求。隨著科技的發(fā)展,我們有理由相信,未來會有更多創(chuàng)新的設(shè)計(jì)和技術(shù)出現(xiàn),使得停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用更加廣泛和深入。

停留時間分布與反應(yīng)器流動特性測定實(shí)驗(yàn)裝置
停留時間分布與反應(yīng)器流動特性測定實(shí)驗(yàn)裝置

 
技術(shù)指標(biāo) 說             明
裝置功能 1、對比研究釜式和管式反應(yīng)器停留時間分布與反應(yīng)器流動特性。
2、通過多釜串聯(lián)模型參數(shù)對釜式、管式反應(yīng)器停留時間分布以及返混程度做分析研究,模型參數(shù)N代表反應(yīng)器的返混程度,N越大返混程度越小,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生理解平推流和全混流兩種理想模式。
3、裝置可分別進(jìn)行無循環(huán)及變化循環(huán)比R操作,在不同返混程度下測定管式反應(yīng)器停留時間分布。
4、裝置采用脈沖示蹤法測定停留時間分布,電導(dǎo)儀能準(zhǔn)確實(shí)時檢測記錄各反應(yīng)器出口示蹤劑的濃度,通過軟件處理得到各項(xiàng)參數(shù)。
5、全觸摸集成化控制,高穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸,硬件加密。
設(shè)計(jì)參數(shù) 常溫,常壓操作。
單釜:
水流量:40L/h、平均停留時間(數(shù)學(xué)期望值):200-600。
方差:1.0105--3.0105、模型參數(shù)N:1.2—2。
三釜:
水流量:40L/h、平均停留時間(數(shù)學(xué)期望值):200-600。
方差:1.0105--5.0105、模型參數(shù)N:1.2—4。
主要配置 有機(jī)玻璃反應(yīng)釜、管式反應(yīng)器、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、水箱、水泵、電機(jī)、數(shù)字電導(dǎo)儀閥門、管道、中央處理器、觸摸屏、高品質(zhì)鋁合金型材框架。
公用設(shè)施 水:裝置自帶透明水箱,連接自來水接入。
電:電壓AC220V,功率1.0KW,標(biāo)準(zhǔn)單相三線制。每個實(shí)驗(yàn)室需配置1~2個接地點(diǎn)(安全地及信號地)。
實(shí)驗(yàn)物料:水- KCl。
主要設(shè)備 1、釜式反應(yīng)器1.0L,透明有機(jī)玻璃制成,數(shù)量3個!  
2、釜式反應(yīng)器3.0L,透明有機(jī)玻璃制成,數(shù)量1個。
3、管式反應(yīng)器:直徑Φ35,長度1200mm,填料拉西環(huán)φ4mm。
4、水箱:80L,透明有機(jī)玻璃材質(zhì)。
5、管路:透明,壁厚≥2.0mm,透明可視材質(zhì)。
6、交流可調(diào)速電機(jī):功率15W,無級調(diào)速。
7、進(jìn)水泵:MP型磁力驅(qū)動泵,額定功率:15W,額定流量:6L/min。
8、循環(huán)泵:額定流量6L/min,揚(yáng)程3m。
9、數(shù)字電導(dǎo)儀:0~2000μS/cm,光電耦合器隔離保護(hù)4-20ma信號輸出,電導(dǎo)電極:5支。485通訊接口轉(zhuǎn)換,標(biāo)準(zhǔn)MODBUS  RTU通訊協(xié)議,自動數(shù)據(jù)處理與屏幕顯示實(shí)驗(yàn)曲線、數(shù)據(jù),自動溫度補(bǔ)償:0-100℃。
10、轉(zhuǎn)子流量計(jì):流量6-60L/h,水。
11、中央處理器:執(zhí)行速度0.64μs,內(nèi)存容量16K,內(nèi)建Ethernet支持Modbus TCP及Ethernet/IP通訊協(xié)議;功能:數(shù)據(jù)處理運(yùn)算。
12、模擬量模塊:高達(dá)16位分辨率,總和精度±0.5%,內(nèi)建RS485通訊模式。
13、采用一體機(jī)平板觸摸電腦,全程數(shù)字化觸摸屏控制操作。HMI:投射式觸控技術(shù),5000萬次觸摸點(diǎn),內(nèi)存4G,功能:中央處理器數(shù)據(jù)顯示控制。
14、額定電壓:220V,總功率:1kW。
15、外形尺寸:2000×550×2000mm(長×寬×高)外形為可移動式設(shè)計(jì),帶剎車輪,高品質(zhì)鋁合金型材框架,無焊接點(diǎn),安裝拆卸方便,水平調(diào)節(jié)支撐型腳輪。
16、轉(zhuǎn)換模塊及在線監(jiān)控軟件一套。
17、工程化標(biāo)識:包含設(shè)備位號、管路流向箭頭及標(biāo)識、閥門位號等工程化設(shè)備理念配套,使學(xué)生處于安全的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境中,學(xué)會工程化管路標(biāo)識認(rèn)知,培養(yǎng)學(xué)生工程化理念。
測控組成 變量 檢測機(jī)構(gòu) 顯示機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) 霍爾開關(guān) 觸摸屏 調(diào)速模塊
流量 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)
濃度 在線電導(dǎo)率儀 觸摸屏
示蹤劑流動時間 時間控制器 觸摸屏
 

                                                                                                                                                                                           

對比研究釜式和管式反應(yīng)器停留時間分布與反應(yīng)器流動特性:

釜式和管式反應(yīng)器在停留時間分布和反應(yīng)器流動特性方面存在顯著的差異。

首先,從停留時間分布的角度來看,釜式反應(yīng)器通常屬于全混流反應(yīng)器,這意味著反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間相對較長。這種長時間的停留有助于反應(yīng)進(jìn)行得更加完全,從而提高了反應(yīng)效率。相比之下,管式反應(yīng)器則更接近于平推流反應(yīng)器,其停留時間通常較短。這種較短的停留時間可能導(dǎo)致反應(yīng)不夠完全,但也適用于某些需要快速通過反應(yīng)器的工藝過程。

其次,從反應(yīng)器流動特性的角度來看,釜式反應(yīng)器內(nèi)的物料混合較為均勻,有利于實(shí)現(xiàn)較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。然而,由于存在死區(qū)等問題,可能會影響到反應(yīng)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而管式反應(yīng)器則具有更好的流動特性,流體在反應(yīng)器內(nèi)流速分布較為均勻,減少了流體擴(kuò)散和死區(qū)等問題。這有助于提高反應(yīng)過程的穩(wěn)定性和可控性。

此外,管式反應(yīng)器雖然停留時間較短,但可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)比R來改善返混程度,從而得到不同返混程度的反應(yīng)系統(tǒng)。然而,返混程度與停留時間分布并不存在一一對應(yīng)的關(guān)系,因此需要利用反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型來間接表達(dá)。同時,測定不同狀態(tài)的反應(yīng)器內(nèi)停留時間分布時,可以發(fā)現(xiàn)相同的停留時間分布可以有不同的返混情況。

總的來說,釜式和管式反應(yīng)器在停留時間分布和反應(yīng)器流動特性方面各有優(yōu)勢。選用哪種反應(yīng)器取決于具體的工藝要求和操作條件。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)反應(yīng)物料、反應(yīng)條件以及所需的產(chǎn)品特性等因素綜合考慮,選擇最合適的反應(yīng)器類型。