Szymon Wojciechowski Dawid Zrąbkowski Michał Starzycki	Badanie dynamiki mieszania w baterii przepływowych reaktorów zbiornikowych	1.12.2009
Ocena:	Prowadząca: Dr inż. Regel - Rostocka

„Badanie dynamiki mieszania w baterii przepływowych reaktorów zbiornikowych”

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zbadanie dynamiki mieszania w baterii przepływowych reaktorów zbiornikowych.

1. Wyniki:

W każdym reaktorze zostało na początku umieszczone po 170 ml roztworu.

Absorbancja roztworu indykatora A₀ – 0,542

Wartości tła dla poszczególnych reaktorów:

A_1t – 0,230

A_2t – 0,157

A_3t – 0,127

Zmiany wartości absorbancji dla poszczególnych reaktorów w czasie:

Objętości roztworów znajdujące się w poszczególnych reaktorach po wyłączeniu pompy:

Reaktor I – 146,5 ml

Reaktor II – 137,5 ml

Reaktor III – 176 ml

W czasie 5 min do cylinder miarowy napełnił się do objętości :

V₁ – 43 ml

V₂ – 41 ml

1. Opracowanie wyników:

1. Zmiany wartości absorbancji w czasie dla poszczególnych reaktorów po odjęciu wartości tła:

Czas [min.]	Reaktor 1	Reaktor 2	Reaktor 3
1	-0,018	-0,036	0,009
2	-0,005	-0,079	0,003
3	0,026	-0,083	-0,01
4	0,045	-0,082	-0,014
5	0,061	-0,074	-0,018
6	0,08	-0,076	-0,017
7	0,1	-0,07	-0,017
8	0,117	-0,062	-0,017
9	0,128	-0,074	-0,017
10	0,148	-0,067	-0,007
11	0,16	-0,062	-0,016
12	0,175	-0,047	-0,011
13	0,205	-0,037	-0,01
14	0,22	-0,019	-0,007
15	0,277	-0,007	0,001
16	0,277	-0,011	0,009
17	0,326	0,045	0,063
18	0,262	0,021	-0,006
19	0,304	0,193	0,188
20	0,32	0,039	0,02
21	0,336	0,055	0,025
22	0,44	0,093	0,043
23	0,391	0,108	0,03
24	0,375	0,093	0,024
25	0,375	0,103	0,023
26	0,39	0,108	0,026
27	0,395	0,122	0,024
28	0,404	0,131	0,035
29	0,41	0,135	0,033
30	0,405	0,141	0,042
31	0,41	0,148	0,042
32	0,402	0,151	0,048
33	0,41	0,161	0,049
34	0,41	0,167	0,058
35	0,414	0,174	0,062
36	0,44	0,179	0,062
37	0,44	0,182	0,063
38	0,45	0,188	0,072
39	0,456	0,193	0,071
40	0,464	0,201	0,076
41	0,458	0,198	0,079
42	0,47	0,2	0,079
43	0,473	0,207	0,073
44	0,484	0,209	0,083
45	0,484	0,21	0,078
46	0,485	0,215	0,095
47	0,492	0,223	0,093
48	0,493	0,223	0,097
49	0,495	0,226	0,102
50	0,506	0,227	0,098
51	0,52	0,222	0,097
52	0,515	0,233	0,104
53	0,515	0,221	0,094
54	0,516	0,227	0,1
55	0,525	0,242	0,099
56	0,53	0,25	0,104
57	0,535	0,252	0,107
58	0,54	0,255	0,111
59	0,543	0,261	0,111
60	0,547	0,261	0,111
61	0,554	0,268	0,114
62	0,554	0,263	0,119
63	0,54	0,257	0,118
64	0,547	0,267	0,121
65	0,553	0,264	0,122
66	0,547	0,28	0,123
67	0,552	0,267	0,124
68	0,547	0,264	0,132
69	0,547	0,273	0,127
70	0,556	0,27	0,13
71	0,553	0,28	0,13
72	0,563	0,28	0,13
73	-0,018	-0,036	0,009
74	-0,005	-0,079	0,003
75	0,026	-0,083	-0,01
76	0,045	-0,082	-0,014
77	0,061	-0,074	-0,018

1. Sporządzenie wykresu zawierającego uzyskane doświadczalnie charakterystyki A_i/A₀=f(t) dla pojedynczego reaktora, kaskady dwóch oraz kaskady trzech reaktorów:

2. Sporządzenie wykresu teoretycznego charakterystyk stężeń:

- obliczenie wartości współczynników α:

$$\alpha_{i} = \ \frac{1}{\overline{{\overline{\tau}}_{i}}}$$

$${\overline{\tau}}_{i} = \ \frac{V_{i}}{F_{v}}$$

- obliczenie objętości poszczególnych reaktorów ( wartość średnia z umieszczonej objętości roztworu i objętości znajdującej się w reaktorze po wyłączeniu pompy):

Reaktor I – 146,5 ml

Reaktor II – 137,5 ml

Reaktor III – 176 ml

- obliczenie objętościowego natężenia przepływu:

$$\overline{V} = \ \frac{V_{1} + V_{2}}{2} = 42\ \left\lbrack \text{ml} \right\rbrack$$

$$F_{v} = \ \frac{42}{5} = 8,4\ \lbrack\frac{\text{ml}}{\text{min.}}\rbrack$$

$$\overline{\tau_{1}} = 17,44\ \left\lbrack \text{min.} \right\rbrack;\ \overline{\tau_{2}} = 16,37\ \left\lbrack \text{min.} \right\rbrack;\ \overline{\tau_{3}} = 20,95\ \left\lbrack \text{min.} \right\rbrack$$

∝₁ = 0, 057 [min.⁻¹];  ∝₂ = 0, 061 [min.⁻¹]; ∝₃ = 0, 048[min.⁻¹] 

1. Porównanie charakterystyk stężeń dla różnych liczb stopni kaskady oraz charakterystyk teoretycznych z doświadczalnymi:

- w charakterystyce stężeń dla kaskady dwóch reaktorów krzywa funkcji jest przesunięta w kierunku większych wartości czasu oraz osiąga wartość bliską jedności w późniejszym czasie;

- początkowe wysokie wartości stosunku A_i/A₀ dla kaskady dwóch reaktorów wywołane zostały prawdopodobnie przez pozostanie w reaktorze lub w wężu gumowym pewnych ilości roztworu indykatora;

- krzywa charakterystyki dla baterii trzech reaktorów wzrasta znacznie wolniej w stosunku do dwóch poprzednich i nie osiąga w danym czasie wartości bliskiej jedności;

- w teoretycznej charakterystyce dla pojedynczego reaktora krzywa osiąga wartość bliską jedności znacznie prędzej i ma bardziej „stromy” przebieg od krzywej doświadczalnej;

- w teoretycznej charakterystyce dla baterii dwóch reaktorów krzywa szybciej osiąga wartość bliską jedności, ale nie występuje tutaj tak duża różnica jak w przypadku pojedynczego reaktora oraz ma bardziej stromy przebieg;

- w doświadczalnej charakterystyce dla baterii trzech reaktorów krzywa ma przebieg bardzo „łagodny” i nie osiąga wartości bliskiej jedności w zadanym czasie, z kolei krzywa teoretyczna ma przebieg bardzo podobny do dwóch poprzednich i osiąga wspomnianą wartość (≈1);

4. Wnioski:

Wolniejsze niż by to wynikało z krzywych teoretycznych osiąganie wartości bliskiej jedności mogło być spowodowane niedokładnym dokonaniem pomiaru przepływu objętościowego na podstawie którego wyznaczono charakterystyki teoretyczne. Nagły skok na wykresie był spowodowany usterką techniczną.