喷射环流反应器混合特性研究(4)

来源：网络收集时间：2026-10-06

导读：液相主体的混合是液体的环流运动和漩涡运动产生的。在环流反应器中通常使用轴向返混和扩散过程研究其混合现象。轴向返混程度的大小用Ｐｅ准数来表示，其物理意义是轴向对流流动与轴向扩散流动的相对大� ７仓翟酱螅

液相主体的混合是液体的环流运动和漩涡运动产生的。在环流反应器中通常使用轴向返混和扩散过程研究其混合现象。轴向返混程度的大小用Ｐｅ准数来表示，其物理意义是轴向对流流动与轴向扩散流动的相对大小。凡值越大，轴向返混越小，流体接近平推流，反之，轴向返混越大，流体接近全混流。环流反应器内的液相返混程度的研究表明：气．液两相体系的轴向混合程度高于气．液．固三相体系的轴向混合程度，顶部气液分离区和底部的液相流动的轴向混合程度相对升流区和降流区内的轴向混合程度好，而升流区的轴向混合程度相对降流区的轴向混合程度好。

（２）循环时间

循环时间是指液体在环流反应器中循环一周所需的时间，主要受轴向混合的影响，由液体循环速度决定。

本实验采用电导法测定物料循环时间和混合时间，即脉冲注入示踪剂，同时用电导率仪测定溶液的电导，通过电导的变化反映示踪剂的混合情况，典型的电导变化过程（如图ｌ－４）所示，图中ｔ０表示电解质注入时刻，ｔｌ为＾＝５％的时刻，相邻两峰的间隔是循环时间。

浙江工业大学硕士学位论文

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图１．４电导变化过程

（３）混合时间

混合时间（‰）是指某一物质注入反应器至达到完全混合所需的时间。它是衡混合时间是表征反应器内流体混合状况的重要参数，影响其大小的因素很

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Ｃ等【５３】系统的采用羧甲基纤维素（ＣＭＣ）溶液和聚丙烯腈溶液为液

混合时间（，ｍ）通常是指两种完全互溶、但其物理性质或化学性质有差异的流（１）电导率法

电导率法适用于可导电的液体，是在反应器内的某个位置脉冲或瞬间注入一

量反应器性能的重要指标，混合时间越小，即反应器的性能越好。多，如：表观气速、温度、高径比以及物料的性质等。当表观气速较低时，液相混合时间随着它的增加明显减小，随着气速增大而趋于稳定。Ｍｉｒｏｎ等【５２】认为：环流反应器中，在非常低的表观气速的范围内，混合时间随它的增加而减小。Ｇ－ｕｙ相进行实验研究，得出混合时间随着液相黏度的增加而延长。１．２．３混合时间的测定方法体达到规定混合程度所需的时间。国际上通常采用９５％规则，即当示踪剂浓度达到与最终稳定浓度的差值为士５％时所需的时间为混合时间（０９５）。目前，用于测量混合时间的较为常用的方法有电导率法、光学法和热电偶法等。对于中高粘度液体的常采用脱色法，而对于低粘度液体常采用电导率法，电导率法成本低、操作简单，也是最常用的方法。定量电解质，电导电极则放置于反应器中某个位置或几个位置处来测定液体的电

导率随时间的变化，从而得到响应曲线来确定混合时间。通常取溶液电解质的浓度与最终稳定浓度的平均值相差在士５％以内即认为达到混合均匀状态，该时间点与刚注入电解质时的时间差即为混合时间。虽然电导率法具有灵敏、快速和简捷等优点，但是在选择电导电极的位置、尺寸和个数都有主观性，其所测量的混合时间有较大的误差。因此在选择电导率法测量混合时间时，需要综合考虑以上因素的影响。

（２）光学法

光学法是向反应器中加入一种与反应器内的溶液有颜色较明显变化的化学反应的试剂，通过目测或摄影技术来记录颜色变化的过程，该颜色变化瞬间的时间点与注入试剂的时间差即是混合时间。光学法的优点是在整个反应器中考察了混合时间，其测量方法简捷，方便，但是该方法误差较大，而且只适用于透明的反应器内，不适用于实际工业生产。

（３）热电偶法

热电偶法是目前测量温度最广泛的一种方法，该方法利用了导体的热电效应。即向反应器内的物系中加入少量热溶液，利用热点偶的阳极和阴极分别接到采样端和反应器内的某个位置处，随着该位置处的温度随时间的变化，采样端中形成一定的电位差，从而得到的响应无限来最终确定混合时间。但是使用该实验方法应该综合考虑热电偶的位置和个数。

１．３环流反应器中微观混合的研究

流体的混合特性包括宏观和微观混合。宏观混合是反应器尺度上的混合；微观混合是分子尺度上的混合，包括流体的粘性带来的分子扩散。微观混合即流体混合的最后阶段，一般是指物料从湍流分散后的最小尺度到ＫｂｌＩＩｌ０９０ｒ０蜀瞰观尺度Ｋ以下时，分子扩散就会迅速发生，达到完全均匀状态的过程，分子扩散就是微观混合的终极机理。微观混合的强化在近些年有较多的研究，这种分子尺度的混合过程对于化学反应（如：氧化、硝化、沉淀和结晶等等）有着重要影响，所以在高分子聚合、化工、精细化工、制药等工业中，微观混合不但能提高其反应过程的转化率和选择性，同时能提高产物的性质和质量以及操作稳定性等。

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