Ao
- ac =横截面积可用于流
图4.2平推流反应器(再生)。
- ^ T -: + rA•. .(4.8)
dt Ax反应堆的横截面积,x反应器入口的距离,Ax体积无限小的长度,和F CA |和fc J质量流率评估的距离x, x - i - Ax的反应器入口。在Ax»0时的极限,右边第一项情商。4.8成为葬礼的偏导数对距离和Eq。4.8减少害怕交流\ (F 'C,)
,- = - j + rA - A, (4.9)
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在恒定流量,反应堆将达到稳定状态,在没有改变对时间在反应堆内的浓度在任何时候,减少直流电压方程
dx或
因此,理论上是可以计算利率确定浓度梯度通过反应堆。然而在实践中,这是很难这样做平推流反应器很少用于生成率数据以这种方式。
的主要目的是确定使用的质量平衡方程是反应堆所需的大小来实现所需的转换从一个给定成分的原料流率。如果速度表达式,Eq。4.11可以重新排列和集成在反应器的长度,L f
因此,所需反应器体积比饲料流量、V / F,可以获得。
布奇反应堆。装运箱和再生能源都是连续流动反应器。如前所述,然而,环保工程师有时使用批量反应堆不接收流在整个运行周期。最简单的循环,他们正在迅速控饲料,可以反应,处理废水移除。在这种情况下一批反应堆没有或条款的质量平衡方程的反应期间。例如在装运箱,一批反应堆被认为是完全混合,这样整个反应堆内容是均匀的在任何给定的时间。因此,独立于位置的反应堆和浓度变化只与时间。因此,适当的采取整个反应器体积的控制体积。反应物的质量平衡在一个批处理反应堆
d (CvV) = 0 0 4 - r - v (4.13)
对于恒定体积,这简化了即率等于反应物浓度的时间变化率。
方程4.14表明,通过运行一个批处理反应堆实验,测量相应的反应物的浓度随着时间的推移,和花时间衍生品浓度的历史,人们可以获得的数值,风湿性关节炎,与各种反应物的浓度有关。取得的数据速率与反应物的浓度,然后可以推断出反应速率表达式,这可用于任何其他批的质量平衡方程或连续流动反应器来确定所需要的保持时间或大小达到某一程度的反应。
类比可以看到一批和活塞流反应器之间通过比较Eq。4.14 Eq。4.11。注意术语F / A, Eq。4.11是通过再生的轴向速度,距离除以速度是时间,可以看出方程式。4.14和4.11是相同的,当距离x是翻译成所需的时间达到它。因此,可以看出,每个元素的液体通过再生能源可能被认为是一个无限小的批量反应堆。
4.3.2非理想的反应堆
理想的连续流反应器是有用的实验目的和理解流量、反应器体积等因素如何影响性能。事实上,这本书的很大一部分将用于建模的理想反应器的性能,获得了解生化操作。然而,重要的是认识到,一些污水处理反应堆是理想。这有几个原因。一个是大小。较大的反应堆,越难达到理想的混合条件。另一个是其他条件的影响。例如,氧转移需要有氧系统给予相当大的轴向混合的反应堆设计近似平推流。另一个是实用性。网站需求和其他因素可能防止经济建设反应堆甚至接近理想的配置。
停留时间分布。以来最全面的反应堆生化操作是不理想的,他们的混合特征是如何识别和代表?一种方法是通过测量的停留时间分布(RTD)。
方程4.4和4.12两个包含V / F。这个词代表着时间的平均长度,一个元素的液体(因此溶解组分)呆在一个反应堆接受一个恒定的流量的恒定体积的流体密度不变。因此,它被称作是水力停留时间,或者只是水力停留时间。它将被赋予象征t用于方程和首字母缩写荷尔蒙替代疗法在文本中使用。它代表所需的时间来处理一个反应堆体积饲料:
虽然荷尔蒙替代疗法是流体的平均停留时间元素在一个反应堆,并不是所有元素的实际停留时间。相反,不同元素的液体驻留在一个反应堆不同长度的时间,取决于他们的路线,和这些时间的分布取决于反应器的混合特性/我:让函数,£(t)的一部分流出气流中的元素有居留时间少于t。这个定义,很显然,F(0) = 0和F (c) ^ = 1。换句话说,没有一个流体可以通过反应堆在零时间和最终都必须出来。这个函数,如图4.3所示,被称为累积分布函数,或者F曲线。另一个函数是点分布函数,£(t)与累积分布函数有关的:
因此,它遵循£(t) dt的分数之间的污水停留时间t, t + dt,因此液体的RTD函数在反应堆。RTD曲线下的面积(也称为E曲线)之间的极限0和团结,因为整个部分的液体必须居住乘以0和sc之间。一个典型的RTD(£)曲线如图4.4所示。
这两个理想的连续流反应器的混合特性之间的极端代表所有人撒谎。在一个完美的再生能源,所有流体元素在反应器停留的平均停留时间。因此,没有居留时间分布;他们都是相同的。相比之下,在装运箱流体元素都相等的概率离开反应堆在任何时刻,无论多久他们。这意味着在装运箱流体元素的停留时间不是固定的,而是受制于统计波动。”In particular, the RTD is a negative exponential:
整合Eq。4.17 t = 0 -»^证实£下的面积(t)曲线为装运箱确实是团结。此外,Eq。4.17表明,最可能的停留时间为流体元素在装运箱是零。平均停留时间,t,也是住宅的分布的标准偏差。
停留时间分布的实验测定。RTD对于一个给定的反应堆和流量可能是决定实验通过引入惰性示踪剂进入反应堆输入和观察时间响应的示踪剂浓度反应器流出物。两种最方便的示踪剂的输入步进脉冲信号。”
想象一个反应堆接受入渗流速不变,f在时刻0连续流的可溶性示踪剂添加到流,立刻改变了示踪剂浓度从零到圣<)和维护它的浓度之后,即。的阶跃变化的浓度。我们立即开始测量输出的示踪剂浓度,圣,圣/ Sm与时间和情节。由此产生的曲线与RTD如何?为了回答这个问题,假设我们可以把废水流分为两部分,一个花了更少的时间比t反应堆,£(t)和一个花更多,1 -£(t),其中t是测量的时间介绍了示踪剂。任何流已经在反应堆不到t的示踪剂
停留时间
图4.3累计停留时间分布函数F (t)。
它,因此,分数.F (t)将示踪剂浓度,=圣()。相反,任何液体的反应堆已经超过t在场之前介绍了示踪剂,因此没有示踪剂。因此,分数1 - F (t)圣= 0。因为质量流率是液体流量和浓度的乘积,示踪剂在废水的总质量流量在时间t, F-S, (t)将会是:
F-S (t) = F (t) -F-STO + (1 - F (t))对应(4.18)
那就是:
F (t) -F-ST„= F-ST (t) (4.19)
方程4.20表示,累积分布函数F (t)与规范化的示踪剂浓度相同由于阶跃输入响应。因此,实施一个阶跃输入的示踪实验确定的反应堆是一种方便的方式累积分布函数。根据情商。4.16,可能分化得到RTD曲线。
分化的实验数据是有风险的,因此最好是直接决定RTD的方法功能。可以使用一个类似的分析
建立点分布函数,£(t)是相同的归一化废水浓度曲线产生一个脉冲输入提要。1 '一个脉冲输入是一个示踪的蛞蝓是瞬间添加到反应堆饲料。因此,在这种情况下,测量输出浓度归一化除以每个测量浓度,ST,曲线下总面积的年代,和时间。该地区可以获得由辛普森法则或图形集成。此外,面积相当于示踪剂的总质量除以流量添加到反应堆,如果这两个量是已知的。方程4.16还表明,F (t)函数可以获得从脉冲输入反应集成。因此,阶跃输入或一个脉冲输入可用于获得£(t)和F (t)。然而,更为常用的技术是获得£(t)函数从一个脉冲输入,然后通过积分获得F (t)函数的如果它是必要的。
使用示踪剂测试反应堆将允许测定其混合特征。如果产生的RTD功能测试符合理想反应器的类型、反应器的性能可以预测或模拟应用程序所有相关成分的质量平衡方程和适当的反应速率表达式。然而,如果RTD函数偏离理想,必须使用更相关的技术。
继续阅读:建模不理想的反应堆
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