Wydział Technologii Chemicznej Kierunek Technologia Chemiczna	Prowadzący: dr inż. M. Regel-Rosocka	Nr ćwiczenia 4
Data: 06.10.09 r. 8:00 - 12:00	Wykonujący: Tomasz Szatkowski Karolina Tomczak Justyna Werner Marlena Zaremba	Grupa 7,8

Badanie dynamiki mieszania w reaktorze rurowym.

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie liczby reaktorów z idealnym mieszaniem dla rzeczywistego reaktora rurowego bez wypełnienia oraz wyznaczenie współczynnika dyspersji wzdłużnej i objętości martwej dla reaktora z wypełnieniem.

Zmierzona absorbancja roztworu indykatora przy długości fali λ=580 nm wynosi 0,765, ale do obliczeń założyliśmy 2.

Kolumna bez wypełnienia

1. Pomiar absorbancji.

Czas [s]	Absorbancja
60	0
120	0
180	0
240	0
300	0
320	0,03
340	0,045
360	0,2
380	2

Kolumna z wypełnieniem

2. Pomiar absorbancji

Czas [s]	Absorbancja
60	0,025
120	0
180	0,01
220	0,08
240	0,18
260	0,39
280	0,67
300	1,4
320	2

Obliczenia:

1. Charakterystyki teoretyczne reaktorów

1. Średni i względny czas przebywania dla reaktora bez wypełnienia

Czas [s]
60	0,134228
120	0,268456
180	0,402685
240	0,536913
300	0,671141
320	0,715884
340	0,760626
360	0,805369
380	0,850112

2. Średni i względny czas przebywania dla reaktora z wypełnieniem

Czas [s]
60	0,24
120	0,48
180	0,72
220	0,88
240	0,96
260	1,04
280	1,12
300	1,2
320	1,28

2. Odpowiedź baterii przepływowych reaktorów zbiornikowych z idealnym mieszaniem na sygnał skokowy - funkcja
   

1. Funkcja
   dla reaktora bez wypełnienia

Obliczenia do krzywych teoretycznych:

Krzywa doświadczalna została umieszczona na wykresie na podstawie poniższych wartości:

0,134228	0
0,268456	0
0,402685	0
0,536913	0
0,671141	0
0,715884	0,015
0,760626	0,023
0,805369	0,1
0,850112	1

Wartości F zostały obliczone ze wzoru:

3. Odpowiedź reaktora rurowego z dyspersją wzdłużną na sygnał skokowy dla różnych wartości liczby Pecleta

1. Funkcja
   dla reaktora z wypełnieniem

Obliczenia do krzywych teoretycznych

Krzywa doświadczalna została umieszczona na wykresie na podstawie poniższych wartości:

0,24	0,013
0,48	0
0,72	0,005
0,88	0,04
0,96	0,09
1,04	0,195
1,12	0,335
1,2	0,7
1,28	1

Wartości F zostały obliczone ze wzoru:

2. Współczynnik dyspersji wzdłużnej

Wartość Liczby Pecleta odczytana z wykresu:

3. Wyznaczenie objętości martwej

θ_cz odczytane z wykresu jako różnica odległości między krzywą doświadczalną a krzywą teoretyczną dla wysokości

Wnioski:

1. Z załączonych wykresów wynika, że mieszanie w reaktorze bez wypełnienia odpowiada kaskadzie 140 reaktorów z idealnym wymieszaniem. Natomiast dla reaktora z wypełnieniem otrzymana krzywa odpowiada linii dla liczby Pe równej 300.

2. Współczynnik dyspersji wzdłużnej wynosi 2,782•10^-6. Współczynnik dyspersji charakteryzuje wszelkie zjawiska mieszania zachodzące wzdłuż osi. Kiedy dąży do nieskończoności wymieszanie jest idealne, natomiast kiedy przyjmuje wartości bliskie 0 obserwujemy przepływ tłokowy. Obliczona wartość dyspersji jest niska, co prawdopodobnie wiąże się z małą prędkością liniową.

3. Z pomiaru średniego czasu przebywania wynika, że najszybszy przepływ występował w reaktorze z wypełnieniem, ponieważ objętość tego reaktora jest mniejsza,.

4. Aby wyznaczyć doświadczalnie funkcję F(t) stosuje się metodę sygnał odpowiedź. Sygnał stosuje się w postaci skokowej lub impulsowej. Postać skokowa polega na wprowadzaniu do strumienia wlotowego od pewnego momentu t=0 strumienia wskaźnika ze stałym i niewielkim natężeniem przepływu. W przypadku sygnału impulsowego w bardzo krótkim czasie do reaktora zostaje wprowadzona określona liczba moli wskaźnika. W przeprowadzonym doświadczeniu stosowaliśmy sygnał skokowy.

5. W kolumnie z wypełnieniem zmiany absorpcji były stopniowe, natomiast dla kolumny bez wypełnienia absorpcja zwiększyła się gwałtownie.

6. Natężenia przepływu dla obu kolumn były takie same.

7. W czasie pomiaru dla kolumny z wypełnieniem pompa zapewniająca przepływ utrzymywała zbyt wysokie obroty, co doprowadziło do zbyt szybkich zmian absorbancji. Z tego powodu wykres
   i obliczona objętość martwa mogą w pewnym stopniu odbiegać od rzeczywistych.

---