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逗留時間分布函數及其相互關系

來源: 時間:2013-09-30 14:42:14 瀏覽次數:

實驗室反應釜有一種設備,物料以定常狀態通過。實際上,在化學工廠中常見的是流大致在某一定值附近作微小波動,這里,我們不考慮這種變化。雖然總的流盆可能沒有顯著的變化,但是若認為通過系統的所有物料徽元均以同樣長的時間逗留在系統中
實驗室反應釜有一種設備,物料以定常狀態通過。實際上,在化學工廠中常見的是流大致在某一定值附近作微小波動,這里,我們不考慮這種變化。雖然總的流盆可能沒有顯著的變化,但是若認為通過系統的所有物料徽元均以同樣長的時間逗留在系統中,則是不正確的。因為在任何實際情況下,存在有一種逗留時間的分布。
我們將規定某些函數來描述這種逗留時間分布。采用丹克沃茨(Danckwerts) C,的表示祛,這種表示法已被另外一些作者所運用。為便于討論,開始時把討論局限于非反應系統,以后再把結論推廣到反應系統。
(a)時間分布函數E(t)
其定義為:出口物料流中已在系統中逗留時間為t和f+dt聞的這部分物料所占的分率等于Edt. E是I的函數E(t),
同樣也可以用進口物料流來定義逗留時間分布函數。也就是說,e(t)dt是在系統中化費時間為‘和t+d‘之間的這部分物料,在進口物料流中所占的分率。對于流量恒定的系統,可以證明用進口流或出口流來定義E(t)是相同的,而今后我們將選用后者的定義。
(b)逗留時間分布函救F(t)
出口流中,已在系統中逗留時間小于t的物料分率等于F, F為t的函數F(t),顯然F(O)=O而F(oo)=1。
(c)器內年齡分布函橄1(t)
在系統內(注意不是在出口流中)已經存在時1u7為t和t+d‘之間的物料所占的分率等于I(t)dt。對完全棍和的容器,而且只有在這種情況下1(t) =EM,因為這時出口流可以代表系統內的均勻物料。
(d)平均班留時間t
可以證明,物料以流量,流過容積V時,所化費的平均時間等:干,亦即平均二留時間丁一干。這種提法有兩個條件:首先,流動著的流體通過系統時密度必須不變。其次,系統中必須在進料點沒有物料的返混,或者沒有排出的產物返入系統的返混。在出現這種情況時,可以定出所允許的程度。
顯然,從逗留時間分布函數E(t)的定義,平均逗留時間可由下式得到.
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