3 Пример реактора с поршневым потоком: применение, работа, формула, конструкция, схема

Трубчатый реактор непрерывного действия - это еще один термин для модели реактора идеального вытеснения или PFR. Давайте рассмотрим несколько примеров теории, формы и компоновки реактора идеального вытеснения.

3 Примеры реакторов идеального вытеснения приведены ниже:

  • Занавеска для душа
  • Стены ванны
  • Стена каньона просачивается

Занавеска для душа

Лучшими занавесками для душа, предотвращающими попадание воды за пределы душа, являются занавески из необработанного хлопкового полотна, конопли или нейлона. Подобно фитилям, занавески для душа направляют воду в ванну, направляя ее через ткань вниз. Подкладка не требуется. Приняв душ, раздвиньте занавеску и повесьте ее снаружи ванны, чтобы она высохла.

Стены ванны

Стенки ванны или душевой кабины защищены от воды и влаги гладкой отделкой, которая придает ванной комнате художественность и цвет. Акрил стал популярным в последние несколько лет как лучший материал для стен ванны в целом. Чтобы покрыть старую ванну, листы ПВХ пластик или акрил отливаются по размеру ванны, помещаются на нее, а затем приклеиваются.

Стена каньона просачивается

Эрозия является основной причиной образования каньонов. Проточная вода реки размывает или стирает почву и горные породы в течение тысяч или миллионов лет, образуя долину. Быстрые потоки, приносимые дождем или таянием снега из более влажных районов, вырезали одни из самых больших и известных каньонов на сухой местности.

Применение реактора вытеснения

Цилиндрическая труба с отверстиями для протекания реагентов и продуктов образует реакторы идеального вытеснения. Давайте обсудим применение реактора идеального вытеснения.

  • В промышленных условиях реакторы идеального вытеснения используются, когда для химической реакции требуется значительное количество энергии. экзотермический или взрывной энергии.
  • Для обеспечения статического смешивания компонентов используются реакторы идеального вытеснения.
  • Теплопередача между прибором и его окружением была безопасной в реакторах вытеснения.
  • В настоящее время биодизель и другое биотопливо с механизмом рециркуляции производится с использованием реакторов идеального вытеснения. Из-за стационарной работы реактор идеального вытеснения наиболее предпочтителен для производства биоэнергии. Кроме того, в реакторе вытеснения не требуется перемешивания или перегородок.  

Как правило, реакторы идеального вытеснения работают в стационарном режиме. По мере продвижения реагентов по длине реактора они непрерывно расходуются.

Реактор вытеснения работает

В смешанном потоке скорость реакции быстро снижается до низкого значения, в то время как в поршневом потоке скорость реакции постепенно снижается по всей системе. Давайте посмотрим на реактор идеального вытеснения в действии.

  • Жидкость, протекающая через реактор идеального вытеснения, моделируется как совокупность когерентных пробок бесконечной толщины и однородного состава.
  • Каждая заглушка имеет уникальный состав по сравнению с предыдущей и следующей за ней по мере их движения в осевом направлении реактора.
  • Основная предпосылка состоит в том, что, когда пробка проходит через PFR, жидкость полностью перемешивается в радиальном направлении, но совсем не смешивается в осевом направлении (не с элементом выше или ниже по потоку).
  • В результате каждая заглушка рассматривается как отдельный объект и функционирует как бесконечно малый реактор периодического действия с перемешиванием, приближающимся к нулевому объему.
  • Время пребывания поршневого элемента рассчитывается по его положению в реакторе по мере того, как он стекает по реактору идеального вытеснения.
  • Распределение времени пребывания, следовательно, является импульсом в этой формулировке идеального реактора идеального вытеснения (небольшая узкая пиковая функция).

Для оценки важных параметров реактора, включая размер реактора, модель реактора идеального вытеснения используется для прогнозирования поведения химических реакторов трубчатой ​​конструкции.

Конструкция реактора вытеснения

Точное время пребывания массы, проходящей через реактор, отличается от среднего времени пребывания в CSTR в идеальном реакторе идеального вытеснения. Давайте посмотрим на схему реактора идеального вытеснения.

  • Реакторы с поршневым потоком также известны как реакторы с поршневым потоком, реакторы с поршневым потоком, идеальные трубчатые реакторы и реакторы с несмешанным потоком.
  • Типовой поток в реакторе идеального вытеснения представляет собой поршневой поток.
  • Упорядоченный поток жидкости через реактор идеального вытеснения определяется как ни один элемент жидкости не проходит над ним и не смешивается с каким-либо другим элементом перед ним или позади него.
  • В реакторе с пробковым затвором жидкость действительно может смешиваться в поперечном направлении, но также должно происходить смешивание или диффузия по всему пути потока.
  • Равное время пребывания каждого элемента жидкости в реакторе служит необходимым и достаточным условием идеального вытеснения.

Схема реактора вытеснения

Метод быстрой реакции в системах с поршневым потоком основан на быстрой кинетической системе с непрерывным потоком. Вот схема реактора вытеснения.

Кредит изображения - Схема реактора вытеснения by Пользователь A1 (CC-BY-SA-3.0)

Временной интервал можно определить по скорости потока, если известно расстояние между начальной точкой реакции и детектором продукта. Затем можно рассчитать время, необходимое для достижения наибольшего выхода, путем регулировки расстояния.

Формула реактора вытеснения

Тот факт, что материал протекает через реактор идеального вытеснения, является его наиболее важной особенностью. Давайте посмотрим на формулу реактора идеального вытеснения.

  • Поскольку состав жидкости изменяется вдоль канала потока в реакторе идеального вытеснения, материальный баланс реакционного компонента должен учитывать дифференциальный элемент объема dV.
  • (Скорость потока реагента в элемент объема) = (Скорость потока реагента из элемента объема) + (Скорость потери реагента из-за химическая реакция в элементе объема) + (Скорость накопления реагента в элементе объема)
  • В результате уравнение баланса массы реагента А решается относительно нуля.
  • Вход = Выход + Реакция + Накопление + Исчезновение.
  • Теперь, ФA = (ФA + дФA)+(-рA)dV, Ничего такого, dFA = д [FA0 (1 – ХA)] = -FA0dXA, получаем при замене, -FA0dXA = (-рA)дВ.
  • Таким образом, уравнение для А в дифференциальной части реактора объемом dV выглядит следующим образом.
  • Фраза должна быть интегрирована для всего реактора.
  • FA0, скорость подачи, теперь постоянна, но ясно, что rA зависит от концентрации материала или конверсии.
  • Когда мы правильно группируем термины, мы получаем,
  • Для конкретной скорости подачи и необходимой конверсии вышеупомянутое уравнение позволяет оценить размер реактора.
  • Если сырье, на котором основана конверсия, индекс 0, поступает в реактор частично преобразованным индексом f и выходит из реактора с конверсией, обозначенной индексом f, мы получаем более общее выражение для реакторов идеального вытеснения:
  • Для частного случая системы постоянной плотности XA= 1 – СA/CA0 и, дХA = дСA/ ПРОТИВA0.
  • В этом случае уравнение производительности может быть представлено как функция концентрации или

Модель реактора вытеснения

Температурой в реакторах идеального вытеснения может быть трудно управлять, и она может создавать неблагоприятные температурные градиенты. Сначала рассмотрим модель реактора идеального вытеснения.

  • Химические процессы, происходящие внутри трубы, моделируются с помощью реактора идеального вытеснения.
  • Идеальным примером, который можно использовать в процессе проектирования реактора, является реактор идеального вытеснения.
  • В этом блоге предполагается, что модель реактора идеального вытеснения является адиабатической и работает при постоянном давлении.
  • Единственная реакция, протекающая в газовой фазе разложение процесс, который следует формуле А -> 2В + С.

Кроме того, более дорогостоящим, чем обслуживание CSTR, является обслуживание реактора идеального вытеснения. Цикл рециркуляции позволяет реактору идеального вытеснения работать аналогично ПРМ.

Заключение

С помощью этого исследования мы можем сделать вывод, что, поскольку реакторы идеального вытеснения являются жизненно важными инструментами для прогнозирования, следует проявлять осторожность, поскольку системы с реальным потоком демонстрируют значительные различия во времени пребывания. При масштабировании проточных реакторов распределение времени пребывания является одним из элементов, которые необходимо учитывать.

Наверх