超声在液体中传播,其空化效应和微射流现象等能够强化流体间混合传质过程。多相混合和反应在化工、能源、轻工食品、材料和环境工程等许多领域应用非常广泛。超声场在提高传质效率、反应速率和选择性,控制反应过程,缩短化学反应的时长,提高产品产率等方面效果显著。但是超声作为一种新型强化传质手段,对反应器的停留时间分布(RTD)的规律影响如何却鲜有研究和报道。超声场中的RTD规律是超声化学反应器科学设计的重要依据,有助于优化反应器设计,保证高效反应过程,提高反应产品的品质,降低反应能耗和操作成本。因此有必要探求超声场对流体在超声反应器RTD规律的影响。本论文主要从以下几方面进行研究并且得到如下结论:(1)为了检验示踪剂在超声场中的稳定性,配制两份浓度不同的茜素红溶液在超声功率为200W,超声频率为别为25kHz,70kHz的超声场中进行超声辐射,每隔5min取样,发现茜素红溶液的吸光度基本保持不变,表明茜素红在超声场中不发生降解,并且在超声功率为200W,超声频率为25kHz的操作条件下,采用茜素红作为示踪剂,分别对流体介质为清水、10%(V%)甘油-水的混合流体、30%(V%)甘油-水的混合流体的RTD曲线进行重复测定,发现曲线的重现性良好,说明用紫外分光光度法研究超声反应器的RTD特性是可靠的。(2)研究了流体介质为清水的RTD特性。超声功率对RTD特性的影响表现为:在流体流量分别为15L/h、25L/h、35L/h时,流体在超声反应器内的返混程度均在超声功率为100W时达到最小,同一流量下,平均停留时间随着超声功率的增加略有缩短。流体流量对RTD特性的影响表现为:在超声功率分别为0W、100W、150W时,系统的返混程度均在流量为25L/h时较大,但200W时,流量为35L/h时,系统的返混程度较大;同一超声功率下,平均停留时间则随着流量的增大显著缩短。(3)研究了流体介质为10%(V%)甘油-水的混合流体的RTD特性。超声功率对RTD特性的影响表现为:在不同的流体流量下,系统的返混程度均在超声功率为150W时达到最小;在同一流量下,超声功率增大,平均停留时间缩短。流体流量对RTD特性的影响表现为:在不同的超声功率的操作条件下,流体介质在超声反应器内的返混程度均在流体流量为35L/h时较大。(4)研究了流体介质为30%(V%)甘油-水的混合流体的RTD特性。超声功率对RTD特性的影响表现为:在流体流量从15L/h增加到35L/h的过程中,系统的返混程度均在超声功率为200W时达到最小,混合效果最佳。流体流量对RTD特性的影响表现为:在超声功率分别为0W、100W、150W、200W的操作条件下,流体介质在超声反应器内的返混程度同样在流量为35L/h时较大,这个规律和10%(V%)甘油-水的混合流体作为流动介质的规律类似。流体物性对RTD特性的影响表现为:在不同的超声功率和流体流量的操作条件下,出峰时间和平均停留时间随着粘度的增加而延长。(5)研究了超声功率,流体流量,流体物性因素之间的组合交互效应对RTD特性的影响。在流体物性和超声功率对流体介质的交互效应的影响下,系统的返混程度的大小顺序为:35L/h>25L/h>15L/h;流体物性和流体流量的交互式效应的RTD的返混程度的影响表现为:200W>150W<100W<0W;在流体流量和超声功率的交互式影响下,系统返混程度的大小顺序为:30%(V%)甘油-水混合流体<10%(V%)甘油-水混合流体<清水。并且利用幂函数对平均停留时间的数据进行拟合回归,得到分布规律为:-0.4629-0.4825-0.89760750.9066(1)(Re) Pt VP=+,回归数值与实验数值吻合较好,最大偏差为±15%。超声功率为150W时,用全混釜串联模型对流体流量分别为15L/h、25L/h、35L/h时,流体介质为30%(V%)甘油-水的混合流体作为流动介质的操作条件下的无因次停留时间密度分布函数E(q)进行模拟,模拟得出的模型参数N分别为6.62、4.43、3.98,模拟结果与实验结果吻合较好。