Plug Flow reactor

Das Plug Flow Reactor Model (PFR, manchmal auch Continuous tubular reactor, CTR) ist normalerweise die Bezeichnung für ein Modell, das in der chemischen Technik verwendet wird, um chemische Reaktionen in kontinuierlichen, fließenden Systemen mit zylindrischer Geometrie zu beschreiben. Das PFR-Modell wird verwendet, um das Verhalten chemischer Reaktoren in Rohrbauweise vorherzusagen, so dass wichtige Reaktorvariablen wie die Abmessungen des Reaktors geschätzt werden können.

Fluid, das durch einen Pfropfenströmungsreaktor fließt, wird so modelliert, dass es durch den Reaktor als eine Reihe unendlich dünner kohärenter „Pfropfen“ fließt, die jeweils eine einheitliche Zusammensetzung aufweisen. Die Stopfen bewegen sich in axialer Richtung des Reaktors, wobei jeder Stopfen eine andere Zusammensetzung aufweist als die davor und danach. Die Schlüsselannahme ist, dass beim Durchströmen eines Pfropfens durch ein PFR das Fluid in radialer Richtung perfekt gemischt ist, in axialer Richtung jedoch überhaupt nicht (nicht mit dem Element stromaufwärts oder stromabwärts). Jeder Pfropfen wird als separate Einheit betrachtet, effektiv ein infinitesimal kleiner Batch-Reaktor mit einer Mischung, die sich dem Volumen Null nähert. Beim Abfließen des Pfropfens vom PFR wird die Verweilzeit des Pfropfenelements aus seiner Position im Reaktor abgeleitet. In dieser Beschreibung des idealen Pfropfenstromreaktors ist die Verweilzeitverteilung daher ein Impuls (eine kleine schmale Spike-Funktion).

Obwohl es sich um ein leistungsfähiges Werkzeug zur Schätzung handelt, sollte Vorsicht walten gelassen werden, da reale Strömungssysteme eine signifikante Variabilität der Verweilzeiten aufweisen. Die Verweilzeitverteilung ist einer der Faktoren, die bei der Skalierung von Strömungsreaktoren berücksichtigt werden müssen.

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