3 Plug Flow reaktor Példa: Alkalmazás, Működés, Képlet, Tervezés, Diagram

A folyamatos csőreaktor egy másik kifejezés a dugós áramlású reaktormodellre, vagy a PFR-re. Vegyünk néhány példát a használatban lévő dugós áramlású reaktor elméletére, formájára és elrendezésére.

3 A dugós áramlású reaktorok példái az alábbiakban találhatók:

  • Zuhanyfüggöny
  • Egy fürdőkád falai
  • Egy kanyonfal szivárog

Zuhanyfüggöny

A legjobb zuhanyfüggönyök a kezeletlen pamutvászonból, kenderből vagy nejlonból készült zuhanyfüggönyök, amelyek megakadályozzák, hogy a víz a zuhanyon kívül lövelljen. A kanócokhoz hasonlóan a zuhanyfüggönyök az anyagon keresztül lefelé vezetik a vizet a kádba. Bélés nem szükséges. Zuhanyozás után tárja szét a függönyt, és akassza ki a kádból, hogy megszáradjon.

Egy fürdőkád falai

A fürdőkád vagy zuhanyzó falait letisztult felület védi a víztől és a nedvességtől, amely művészi élt és színt kölcsönöz a fürdőszobának. Az akril népszerűsége az elmúlt néhány évben nőtt, mint a fürdőkádfalak legjobb anyaga. Befedni egy régi kádat, lepedőt PVC a műanyagot vagy az akrilt kád méretűre öntik, ráhelyezik, majd leragasztják.

Egy kanyonfal szivárog

Az erózió a kanyonok fő oka. Egy folyó folyó vize több ezer vagy millió év alatt erodálja vagy koptatja a talajt és a sziklákat, hogy völgyet hozzon létre. A nedvesebb területekről érkező eső vagy olvadó hó által szállított sebes patakok a legnagyobb és legismertebb kanyonokat vájták ki a száraz terepen.

Plug flow reaktor alkalmazás

A reagensek és termékek átáramlására szolgáló nyílásokkal ellátott hengeres cső alkotja a dugós áramlású reaktorokat. Beszéljük meg a dugós áramlású reaktor alkalmazását.

  • Ipari környezetben dugós áramlású reaktorokat alkalmaznak, ha egy kémiai reakció jelentős mennyiségű reaktort tesz szükségessé hőtermelő vagy robbanásveszélyes energia.
  • A komponensek statikus keveredésének biztosítására dugós áramlású reaktorokat alkalmaznak.
  • Plug-flow reaktorokban biztonságos volt a hőátadás a műszer és környezete között.
  • Jelenleg, bio-dízel és más újrahasznosítási mechanizmussal rendelkező bioüzemanyagokat dugós áramlású reaktorok segítségével állítanak elő. Állandósult működése miatt a dugós áramlású reaktort leginkább bioenergia előállítására részesítik előnyben. Ezenkívül nincs szükség keverésre vagy terelőelemekre a dugaszoló reaktorban.  

A dugós áramlású reaktorok jellemzően állandósult állapotban működnek. Ahogy a reagensek lefelé haladnak a reaktor hosszában, folyamatosan elfogynak.

Dugaszolható reaktor működik

Vegyes áramlásban a reakciósebesség gyorsan alacsony értékre csökken, míg dugós áramlásban a reakciósebesség fokozatosan csökken a rendszerben. Nézzük a dugós áramlási reaktor működését.

  • A dugóáramú reaktoron átáramló folyadékot végtelenül vékony és egyenletes összetételű koherens dugók gyűjteményeként modellezzük.
  • Mindegyik dugó egyedi összetételű, mint az előtte és utána, ahogy a reaktor tengelyirányában mozognak.
  • Az alapfeltevés az, hogy amikor egy dugó áthalad a PFR-en, a folyadék tökéletesen keveredik radiális irányban, de axiális irányban egyáltalán nem keveredik (nem az elemmel felfelé vagy lefelé).
  • Ennek eredményeként minden egyes dugót különálló egységként kezelünk, és korlátlan ideig kis szakaszos reaktorként funkcionál, amelynek keverése megközelíti a nulla térfogatot.
  • A dugóelem tartózkodási idejét a reaktorban elfoglalt helyzetéből számítják ki, amikor lefolyik a dugós áramlási reaktoron.
  • A tartózkodási idő eloszlása ​​következésképpen egy impulzus az ideális dugaszolható reaktor összetételében (kicsi, keskeny tüskefüggvény).

A fontos reaktorváltozók, köztük a reaktor méretének becsléséhez a dugóáramú reaktormodellt használják a cső alakú kémiai reaktorok viselkedésének előrejelzésére.

Plug flow reaktor kialakítása

A reaktoron áthaladó tömeg pontos tartózkodási ideje eltér a CSTR átlagos tartózkodási idejétől egy ideális dugós áramlású reaktorban. Nézzük a dugós áramlású reaktor elrendezését.

  • A dugattyús áramlású reaktorok dugattyús áramlású reaktorok, slug flow reaktorok, tökéletes csőáramlású reaktorok és keveretlen áramlású reaktorok néven is ismertek.
  • A dugós áramlású reaktor mintázata dugós áramlás.
  • A dugós áramlású reaktoron keresztüli rendezett folyadékáramlást úgy definiálják, hogy a folyadékelem nem halad át vagy keveredik más elemmel az előtte vagy mögötte.
  • Dugós reaktorban a folyadék valóban oldalirányban keveredhet, de keveredésnek vagy diffúziónak is kell lennie az áramlási útvonalon.
  • Az egyes folyadékelemek egyenlő tartózkodási ideje a reaktorban szükséges és elégséges feltétele a dugós áramlásnak.

Plug flow reaktor diagram

A dugós áramlású rendszerekben a gyors reakciós technika a folyamatos áramlású gyors kinetikai rendszeren alapul. Itt van egy dugós áramlású reaktor diagramja.

Az időintervallum az áramlási sebességből határozható meg, ha ismert a reakció kezdőpontja és a termékdetektor közötti távolság. A legnagyobb hozam eléréséhez szükséges idő a távolság beállításával kiszámítható.

Dugós áramlású reaktor képlete

Az a tény, hogy az anyag átfolyik egy dugós áramlású reaktoron, a legfontosabb jellemzője. Nézzük meg a dugós áramlású reaktor képletét.

  • Mivel a dugós áramlású reaktorban a folyadék összetétele az áramlási csatorna mentén változik, a reakciókomponens anyagmérlegének figyelembe kell vennie a dV térfogatkülönbséget.
  • (A reagens áramlási sebessége a térfogatelembe) = (A reagens kiáramlásának sebessége a térfogatelemből) + (A reagens veszteség sebessége kémiai reakció a térfogatelemen belül) + (A reagens felhalmozódási sebessége a térfogatelemben)
  • Ennek eredményeként az A reaktáns tömegmérlegének egyenlete nullára megoldódik.
  • Bemenet = kimenet + reakció + felhalmozódás + eltűnés.
  • Most, FA = (FA + dFA)+(-rA)dV, Semmi az, dFA = d[FA0 (1-XA)] = -FA0dXA, Cserekor kapunk, -FA0dXA = (-rA)dV.
  • A dV térfogatú reaktor differenciálszakaszában az A egyenlete tehát ez.
  • A kifejezést a teljes reaktorra integrálni kell.
  • FA0, az előtolási sebesség, most állandó, de egyértelmű, hogy rA az anyagkoncentrációtól vagy konverziótól függ.
  • Ha a kifejezéseket megfelelően csoportosítjuk, azt kapjuk,
1. EGYENLET
2. EGYENLET
  • Egy adott betáplálási sebesség és szükséges konverzió esetén a fent említett egyenlet lehetővé teszi a reaktor méretének becslését.
  • Ha az átalakítás alapjául szolgáló betáplálás, a 0 alsó index, részlegesen átalakítva, alsó indexként lép be a reaktorba, és az f alsó indexszel jelölt konverziónál távozik, akkor a dugós áramlású reaktorok általánosabb kifejezéseként kapjuk:
EGYENLET3
  • Az állandó sűrűségű rendszer speciális esetére XA= 1 – CA/CA0 és dXA = dCA/ CA0.
  • Ebben az esetben a teljesítményegyenlet ábrázolható a koncentráció vagy a koncentráció függvényében
4. egyenlet
EGYENLET5

Plug flow reaktor modell

A dugós áramlású reaktorokban a hőmérséklet nehezen kezelhető, és kedvezőtlen hőmérsékleti gradienseket eredményezhet. Nézzük először a dugós áramlású reaktor modelljét.

  • A cső belsejében lezajló kémiai folyamatokat dugós áramlású reaktorral modellezik.
  • A reaktor tervezési folyamatában használható idealizált példa a dugós áramlású reaktor.
  • Ez a blog azt feltételezi, hogy a dugós áramlású reaktormodell adiabatikus és állandó nyomáson működik.
  • Az egyetlen lejátszódó reakció a gázfázis bomlás folyamat, amely az A -> 2B + C képletet követi.

Ezenkívül a CSTR karbantartásánál drágább a dugós áramlású reaktor karbantartása. Az újrahasznosítási hurok lehetővé teszi, hogy a dugós áramlású reaktor hasonlóan működjön, mint a CSTR.

Következtetés

Ebből a tanulmányból arra a következtetésre juthatunk, hogy mivel a dugós áramlású reaktorok létfontosságú eszközök az előrejelzéshez, óvatosan kell eljárni, mivel a valós áramlási rendszerek jelentős eltéréseket mutatnak a tartózkodási időkben. Az áramlásos reaktorok méretezésekor a tartózkodási idő eloszlása ​​az egyik szempont, amelyet figyelembe kell venni.