3 Przykład reaktora z przepływem tłokowym: zastosowanie, działanie, formuła, projekt, schemat

Ciągły reaktor rurowy to inny termin określający model reaktora z przepływem tłokowym lub PFR. Przyjrzyjmy się kilku przykładom teorii, formy i układu reaktora z przepływem tłokowym w użyciu.

3 Przykłady reaktorów z przepływem tłokowym podano poniżej:

• Zasłona prysznicowa
• Ściany wanny
• Wyciek ze ściany kanionu

Zasłona prysznicowa

Najlepsze zasłony prysznicowe zapobiegające przedostawaniu się wody na zewnątrz prysznica to zasłony wykonane z nieprzetworzonego płótna bawełnianego, konopi lub nylonu. Podobnie jak knoty, zasłony prysznicowe kierują wodę do wanny, kierując ją przez tkaninę i w dół. Nie jest wymagana podszewka. Po wzięciu prysznica rozsuń zasłonę i powieś ją na zewnątrz wanny, aby wyschła.

Ściany wanny

Ściany wanny lub prysznica są chronione przed wodą i wilgocią dzięki eleganckiemu wykończeniu, które nadaje łazience artystyczny charakter i kolor. Akryl zyskał na popularności w ostatnich kilku latach jako najlepszy materiał do ścian wanny. W celu przykrycia starej wanny, prześcieradeł PVC plastik lub akryl są formowane do rozmiarów wanny, umieszczane na niej, a następnie przyklejane.

Wyciek ze ściany kanionu

Erozja jest główną przyczyną powstawania kanionów. Bieżąca woda rzeki eroduje lub niszczy glebę i skały przez tysiące lub miliony lat, tworząc dolinę. Szybkie strumienie dostarczane przez deszcz lub topniejący śnieg z bardziej wilgotnych obszarów wyrzeźbiły jedne z największych i najbardziej znanych kanionów na suchym terenie.

Zastosowanie reaktora z przepływem tłokowym

Cylindryczna rura z otworami, przez które przepływają reagenty i produkty, tworzy reaktory z przepływem tłokowym. Omówmy zastosowanie reaktora z przepływem tłokowym.

• W warunkach przemysłowych reaktory z przepływem tłokowym są stosowane, gdy reakcja chemiczna wymaga znacznej ilości egzotermiczny lub wybuchowa energia.
• Aby zapewnić statyczne wymieszanie składników, stosuje się reaktory z przepływem tłokowym.
• Wymiana ciepła między instrumentem a jego otoczeniem była bezpieczna w reaktorach z przepływem tłokowym.
• Obecnie biodiesel i inne biopaliwa z mechanizmem recyklingu są produkowane przy użyciu reaktorów z przepływem tłokowym. Ze względu na pracę w stanie ustalonym, reaktor tłokowy jest najczęściej preferowany do produkcji bioenergii. Ponadto w reaktorze tłokowym nie jest potrzebne żadne mieszanie ani przegrody.  

Zazwyczaj reaktory z przepływem tłokowym działają w stanie ustalonym. Gdy reagenty przemieszczają się wzdłuż długości reaktora, są one stale zużywane.

Reaktor z przepływem tłokowym działa

W przepływie mieszanym szybkość reakcji szybko spada do niskiej wartości, podczas gdy w przepływie tłokowym szybkość reakcji zmniejsza się stopniowo w całym systemie. Przyjrzyjmy się działaniu reaktora z przepływem tłokowym.

• Płyn przepływający przez reaktor z przepływem tłokowym jest modelowany jako zbiór spójnych korków, które są nieskończenie cienkie i mają jednolity skład.
• Każda wtyczka ma unikalny skład w porównaniu z poprzednimi i następującymi po niej, gdy poruszają się w kierunku osiowym reaktora.
• Podstawowym założeniem jest to, że gdy korek przechodzi przez PFR, płyn jest doskonale mieszany w kierunku promieniowym, ale wcale nie miesza się w kierunku osiowym (nie z elementem przed lub za elementem).
• W rezultacie każdy korek jest traktowany jako odrębna jednostka i działa jako nieskończenie mały reaktor okresowy z mieszaniem, które zbliża się do zerowej objętości.
• Czas przebywania elementu czopowego jest obliczany na podstawie jego położenia w reaktorze, gdy przepływa on przez reaktor z przepływem tłokowym.
• Rozkład czasu przebywania jest zatem impulsem w tym sformułowaniu idealnego reaktora z przepływem tłokowym (mała, wąska funkcja szczytowa).

Aby oszacować ważne zmienne reaktora, w tym wielkość reaktora, wykorzystuje się model reaktora z przepływem tłokowym do prognozowania zachowania reaktorów chemicznych o konstrukcji rurowej.

Projekt reaktora z przepływem tłokowym

Dokładny czas przebywania masy przechodzącej przez reaktor różni się od średniego czasu przebywania w CSTR w idealnym reaktorze z przepływem tłokowym. Zobaczmy na układ reaktora z przepływem tłokowym.

• Reaktory z przepływem tłokowym są również znane jako reaktory z przepływem tłokowym, reaktory z przepływem ślimakowym, doskonałe reaktory z przepływem rurowym i reaktory z przepływem niemieszanym.
• Przepływ wzorcowy reaktora z przepływem tłokowym jest przepływem tłokowym.
• Uporządkowany przepływ płynu przez reaktor z przepływem tłokowym definiuje się jako brak elementu płynu przechodzącego lub mieszającego się z jakimkolwiek innym elementem przed lub za nim.
• W reaktorze tłokowym płyn może być mieszany bocznie, ale musi również zachodzić mieszanie lub dyfuzja na całej trasie przepływu.
• Równy czas przebywania każdego elementu płynu w reaktorze służy jako warunek wymagany i wystarczający dla przepływu tłokowego.

Schemat reaktora z przepływem tłokowym

Technika szybkiej reakcji w systemach z przepływem tłokowym opiera się na szybkim systemie kinetycznym z przepływem ciągłym. Oto schemat reaktora z przepływem tłokowym.

Przedział czasu można określić na podstawie natężenia przepływu, jeśli znana jest odległość między punktem początkowym reakcji a detektorem produktu. Czas potrzebny do osiągnięcia najwyższej wydajności można następnie obliczyć, dostosowując odległość.

Formuła reaktora z przepływem tłokowym

Fakt, że materiał przepływa przez reaktor z przepływem tłokowym, jest jego najważniejszą cechą. Spójrzmy na wzór na reaktor z przepływem tłokowym.

• Ponieważ skład płynu zmienia się wzdłuż kanału przepływowego w reaktorze z przepływem tłokowym, bilans materiałowy składnika reakcji musi uwzględniać element różnicowy objętości dV.
• (Szybkość przepływu reagenta do elementu objętości) = (Szybkość wypływu reagenta z elementu objętości) + (Szybkość utraty reagenta z powodu Reakcja chemiczna w elemencie objętości) + (szybkość akumulacji reagenta w elemencie objętości)
• W rezultacie równanie bilansu masowego dla reagenta A zostaje rozwiązane dla zera.
• Wejście = Wyjście + Reakcja + Akumulacja + Zniknięcie.
• Teraz, F_A = (F_A + dF_A)+(-r_A)dV, Nic takiego, dF_A = d[F_A0 (1 – X_A)] = -F_A0dX_A, Otrzymujemy po zamianie, -F_A0dX_A = (-r_A)dV.
• Równanie dla A w sekcji różniczkowej reaktora o objętości dV jest zatem następujące.
• Frazę należy zintegrować dla całego reaktora.
• F_A0, szybkość posuwu, jest teraz stała, ale jasne jest, że r_A zależy od stężenia lub konwersji materiału.
• Kiedy odpowiednio pogrupujemy terminy, otrzymamy,

• Dla określonej szybkości zasilania i niezbędnej konwersji, powyższe równanie umożliwia oszacowanie wielkości reaktora.
• Jeżeli surowiec, na którym oparta jest konwersja, indeks dolny 0, wchodzi do reaktora częściowo przetworzony, indeks dolny i wychodzi z konwersji oznaczonej indeksem dolnym f, otrzymujemy, jako bardziej ogólne wyrażenie dla reaktorów z przepływem tłokowym,

• Dla szczególnego przypadku układu o stałej gęstości X_A= 1 – C_A/C_A0 i dX_A = prąd stały_A/ VS_A0.
• W takim przypadku równanie wydajności można przedstawić jako funkcję stężenia lub

Model reaktora z przepływem tłokowym

Temperatury w reaktorach z przepływem tłokowym mogą być trudne do kontrolowania i mogą powodować niekorzystne gradienty temperatury. Przyjrzyjmy się najpierw modelowi reaktora z przepływem tłokowym.

• Procesy chemiczne zachodzące wewnątrz rury są modelowane za pomocą reaktora z przepływem tłokowym.
• Wyidealizowanym przykładem, który można wykorzystać w procesie projektowania reaktora, jest reaktor z przepływem tłokowym.
• Ten blog zakłada, że ​​model reaktora z przepływem tłokowym jest adiabatyczny i działa przy stałym ciśnieniu.
• Jedyną reakcją uważaną za zachodzącą jest faza gazowa rozkład proces, który jest zgodny ze wzorem A -> 2B + C.

Dodatkowo droższa od konserwacji CSTR jest konserwacja reaktora z przepływem tłokowym. Pętla obiegowa umożliwia działanie reaktora z przepływem tłokowym w sposób podobny do a Cstr.

Wnioski

Dzięki temu badaniu możemy wyciągnąć wniosek, że ponieważ reaktory z przepływem tłokowym są niezbędnymi narzędziami do przewidywania, należy zachować ostrożność, ponieważ rzeczywiste systemy przepływowe wykazują znaczne różnice w czasach przebywania. Podczas skalowania reaktorów przepływowych rozkład czasu przebywania jest jednym z elementów, które należy wziąć pod uwagę.