《表3 釜式反应器放大准则探索实验参数表》

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《反应器放大准则探索实验设计》

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如图3所示，实验中将1 L反应釜放大3倍和35倍，分别用“转速相等”和“均一混合速度相等”两种放大准则调节转速。通过返混程度，平均转化率等指标，观察不同放大准则对放大效应的影响。实验结果如表3所示，当搅拌转速为50 rev/min，反应器空时均为10 min时，1 L反应器的平均停留时间为546 s，无因次散度为0.587，对应的反应转化率为3.88%。基于“转速相等”的放大准则，将反应器放大3倍后，平均停留时间为431 s，无因次散度为0.674，反应转化率为3.09%；而将反应器放大35倍后，平均停留时间为357 s，无因次散度为0.61，反应转化率为2.58%，可见“放大效应”随着放大倍数的增加而进一步显现，反应转化率随着放大倍数的增加而降低。而改用“均一混合速度相等”的放大准则，将反应器放大3倍，其对应的搅拌转速为43 rev/min，反应转化率为由3.09%变为3.08%；将反应器放大35倍，其对应的搅拌转速为30 rev/min，反应转化率由2.58%提升至2.85%。由此可见，“均一系混合速度相等”的放大准则，可以在“低转速、高倍数”的情况下，有效减小反应器的放大效应。当搅拌器转速为100 rev/min，反应器空时为10 min时，1 L反应器的转化率为3.17%。基于“转速相等”的放大准则，将反应器放大3倍后，转化率为2.77%；而将反应器放大35倍后，反应转化率为2.67%，可见当转速增加，“放大效应”在较低的放大倍数下就已经显现。而改用“均一混合速度相等”的放大准则，将反应器放大3倍，其对应的搅拌转速为86 rev/min，反应转化率为由2.77%提升为3.05%；将反应器放大35倍，其对应的搅拌转速为62 rev/min，反应转化率由2.67%提升至2.73%。由此可见，“均一系混合速度相等”的放大准则，可以在“高转速、低倍数”的情况下，有效减小反应器的放大效应。本实验数据稳定，规律清晰，实验教学培养目标达成度较高，教学效果良好。