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逗留时间分布函数及其相互关系

来源: 时间:2013-09-30 14:42:14 浏览次数:

实验室反应釜有一种设备,物料以定常状态通过。实际上,在化学工厂中常见的是流大致在某一定值附近作微小波动,这里,我们不考虑这种变化。虽然总的流盆可能没有显著的变化,但是若认为通过系统的所有物料徽元均以同样长的时间逗留在系统中
实验室反应釜有一种设备,物料以定常状态通过。实际上,在化学工厂中常见的是流大致在某一定值附近作微小波动,这里,我们不考虑这种变化。虽然总的流盆可能没有显著的变化,但是若认为通过系统的所有物料徽元均以同样长的时间逗留在系统中,则是不正确的。因为在任何实际情况下,存在有一种逗留时间的分布。
我们将规定某些函数来描述这种逗留时间分布。采用丹克沃茨(Danckwerts) C,的表示祛,这种表示法已被另外一些作者所运用。为便于讨论,开始时把讨论局限于非反应系统,以后再把结论推广到反应系统。
(a)时间分布函数E(t)
其定义为:出口物料流中已在系统中逗留时间为t和f+dt闻的这部分物料所占的分率等于Edt. E是I的函数E(t),
同样也可以用进口物料流来定义逗留时间分布函数。也就是说,e(t)dt是在系统中化费时间为‘和t+d‘之间的这部分物料,在进口物料流中所占的分率。对于流量恒定的系统,可以证明用进口流或出口流来定义E(t)是相同的,而今后我们将选用后者的定义。
(b)逗留时间分布函救F(t)
出口流中,已在系统中逗留时间小于t的物料分率等于F, F为t的函数F(t),显然F(O)=O而F(oo)=1。
(c)器内年龄分布函橄1(t)
在系统内(注意不是在出口流中)已经存在时1u7为t和t+d‘之间的物料所占的分率等于I(t)dt。对完全棍和的容器,而且只有在这种情况下1(t) =EM,因为这时出口流可以代表系统内的均匀物料。
(d)平均班留时间t
可以证明,物料以流量,流过容积V时,所化费的平均时间等:干,亦即平均二留时间丁一干。这种提法有两个条件:首先,流动着的流体通过系统时密度必须不变。其次,系统中必须在进料点没有物料的返混,或者没有排出的产物返入系统的返混。在出现这种情况时,可以定出所允许的程度。
显然,从逗留时间分布函数E(t)的定义,平均逗留时间可由下式得到.
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