管型 原子炉 は 何 です か

根本的な質問に答えますチューブル式原子炉とは何か? なぜプラグフローの振る舞いは多くの産業化学プロセスに有利なのか?管式原子炉は,原子炉の原子炉で,原子炉の原子炉は,原子炉の原子炉の原子炉で,原子炉の原子炉は,原子炉の原子炉の原子炉で,原子炉の原子炉は,原子炉の原子炉の原子炉で,原子炉は原子炉の原子炉で,原子炉は原子炉の原子炉で,原子炉は原子炉の原子炉で,原子炉は原子炉の原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で,原子炉は原子炉で.液体がほぼ理想的なプラグフロー反応器 (PFR) のように振る舞うように管状の原子炉では,濃度と温度がチューブの長さに沿って変化し,反応物質が新鮮な入口で最大です.消費されるにつれて出口へ減少しますが,任意の横切りにほぼ均一です.この空間梯子は,すべての流体元素が同じ居住時間と温度履歴を経験することを意味します.均質な製品品質を生産し,正順次反応の容量単位あたりの最大可能な変換を達成する.

1チューブル式原子炉の基本操作原理

■**プラグ・フロー行動とRTD**理想的なPFRでは,すべての流体元素が同一の居住時間 (RTDはデルタ関数) を有します.本物のチューブル式原子炉は,長直径比 (L/D) が50を超え,レイノルズ数 (Re) が10を超えるとこの理想に近づく.軸間分散 (バックミックス) は,ペクレット数 (Pe = u×L/Dax) によって特徴付けられる. Pe > 100 はほぼ理想的なプラグ流量を示します.プラグ流量 (ショートサーキット,死亡地域) 変換と製品の均一性を減らす適正な入口設計と流量ストレイスターによって最小限に抑える.

■**アディアバティック対同熱操作**アディアバティックチューブル式原子炉では,チューブに沿って熱が加えられたり除去されることもなく,変換によって温度が変化します.熱外反応により温度が上昇する (アディアバティック温度上昇 = ΔT = (-ΔHr × X × CA0) / (ρ × Cp))原子炉の温度を低下させ,反応を遅らせます.同熱 (熱交換) 管状原子炉では,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させ,原子炉の温度を低減させます.管の壁を通る熱伝達は恒温を維持する熱伝達面積が大きい多管型設計が必要です

■**圧力の低下と流量分布**管を通る流体流は摩擦圧力低下 (ΔP = f × (L/D) × (ρ × u2/2)) を発生させ,長さ,速度,粗さとともに増加する.エルグン方程式は粒子サイズに基づいて ΔP を予測します過剰な圧力低下は管の長さと流量を制限し,変換 (長管を好む) と圧力低下 (短管を好む) の間のトレードオフを必要とします.より広い管)数千の並列管を持つ多管型設計は,高総流量を維持しながら流量を均等に分配します.

2トゥビュラー原子炉の主なタイプ

■アディアバティックチューブル原子炉熱伝送がない単一のチューブまたは容器で,アディアバティック状態で動作する.温度は変換とともに長さに沿って上昇 (外熱) または低下 (内熱) する.中程度の熱効果を持つガス相反応に使用される:アンモニア合成 (段階間冷却によるアディアバティックベッド),硫酸変換 (SO2 → SO3),メタノール合成.固定ベッド催化アディアバティック反応器の典型的なL/D比率は520である.

■**多管式熱交換炉**触媒を装着した小径 (20×50 mm) の数千のチューブが,熱伝達液 (沸騰水,溶けた塩,熱油) が循環する殻に包まれています.管の直径が小さいため,表面面積と体積の比率が高くなります (500エチレン酸化物 (ΔH = -105 kJ/mol),フタルアンヒドリド,マレーアンヒドリドの合成.合計熱伝送面積 1面積は1万平方メートル

■**ジャケット式チューブル式原子炉 (パイプライン原子炉) **外部の加熱/冷却ジャケットを備えた単管または一連の管.中程度の熱効果を有する液相反応に使用される:連続ポリメライゼーション (LDPE管状原子炉,2000 ∼ 3,500バー)線形静的ミキサーは,線形ミックスと熱伝達を強化する.典型的直径は50~300mm,長さは10~1,000m (しばしば巻きまたは蛇形),滞在時間は1~60分.

管状原子炉型 比較マトリックス

よくある質問 (FAQ)

管状の原子炉と CSTRの違いは何ですか?

チューブル式原子炉 (PFR) は,リバックスミックスが最小限である.流体流量は,空間的濃度グラデント (入口で最高,出口で最低) で入口から出口へ流れます.CSTR (連続混合タンク原子炉) は完全にバックミックスされています: 容器全体が出力流に等しい均質な濃度を持っています.PFRは,平均反応速度は (より高い平均濃度によって導かれる) より大きいため,単位容量あたりより高い変換を達成する.CSTRは,濃度の高い混合 (ガス液体反応, суспенジア) が必要である場合,PFRは,高い変換または狭い居住時間分布のために好ましい.

単一の大きなチューブに比べて 多管式原子炉の利点は何ですか?

多管型原子炉は,大きな管の代わりに数千の小径の管 (2050 mm) を使用する.これは,表面面積と体積の比率がはるかに高い (500 〜 2,000 m2/m3 対 20 〜 100 m2/m3) を提供する.高熱熱反応の同熱操作を管壁を通る効率的な熱除去によって可能とする投資コスト (数千のチューブ,複雑なチューブシート) と 1 ユニット通量あたり圧力の減少が大きい.

管状の原子炉では 停留時間をどうやって計算する?

空っぽの (詰めていない) 管状原子炉では,居住時間 τ = V / Q,ここで V は原子炉の体積であり,Q は体積流量である.詰められたベッド触媒原子炉では, τ = V_空 / Q (空の体積).密度が大きく変化するガス相条件 (温度/圧力の変化またはガスモールの変化による), ローカル速度はチューブに沿って変化し,設計方程式の積分は,変化する体積流量率を説明します.

アディアバティック温度上昇とは何か? なぜ重要なのか?

アディアバティック温度上昇は ΔT = (-ΔHr × X × CA0) / (ρ × Cp) である.初期濃度 CA0 の反応剤の X 分子が密度 ρ と熱容量 Cp の液体における反応熱 ΔHr と反応する時の温度変化を表す.エチレンオキシド合成 (ΔH = -105 kJ/mol,CA0 = 2 mol/L, ρ = 1.5 kg/m3,Cp = 1.0 kJ/kg·K) に対して,10%の変換は,ΔT = 700°Cを得ます.この反応のために多管型熱交換炉が必要になります.