반응기를 설계하는 방법

원자로 를 설계 하는 방법

원자로의 설계는 용기보다는 반응에서 시작됩니다. 원자로를 설계하는 방법에 대한 질문은 다음과 같은 순서로 대답됩니다.열과 질량 전달을 정량화, 운동학에 맞는 구성을 선택, 크기를, 그리고 제조 전에 디자인을 검증합니다. 어떤 단계를 건너뛰면 배는 건설 가능하지만 제어 할 수 없습니다.

이 기사에서는 그 순서를 공학자가 실제로 적용하는 순서로 설명하고, 음향 디자인을 결정하는 타협점을 설명합니다.

단계 1: 반응과 운동학에 대한 정의

실제로 일어나는 일부터 시작해 봅시다. 연구실이나 문헌 자료에서 발견한목표 조건에서 원하는 반응이 부작용보다 빠르는지 확인원자로의 경제를 주도하는 것은 단지 변환이 아니라 선택성이기 때문입니다. 촉매가 관여하는 경우 촉매의 수명과 재생 빈도를 설정하기 때문에 비활성화율을 주목하십시오.

단계 2: 작동 조건을 설정

• 온도와 압력:선택성과 속도를 극대화하면서 재료와 안전 한계 내에서 유지하도록 선택되었습니다.
• 거주 기간:금리법과 목표 전환에서 유도된 다음 부작용의 축적에 대한 검사를 받았습니다.
• 농도와 단계:팩, 피드 팩, 또는 연속; 단일 또는 다단계; 이 선택은 모든 것을 제한합니다.

단계 3: 열과 질량 전달을 정량화

열 균형

반응의 열과 필요한 제거 또는 추가 속도를 계산. Q = UA 델타 T를 사용하여 사용 가능한 면적에 비교하십시오. 자켓만으로 업무를 충족 할 수 없다면 내부 코일, 리플럭스,또는 먹이 희석외열 계단들은 평균이 아닌 최악의 상황에 맞게 크기가 되어 있습니다.

질량 전달

가스 액체 또는 액체 액체 시스템의 경우 관찰 된 흡수에 필요한 질량 전송 계수 (예를 들어, kLa) 를 추정합니다. 기하학이 제공할 수있는 것을 초과하는 경우, 스파링, 압력,또는 용기를 크기를 변경하기 전에 조화.

4단계: 구성을 선택하세요

기하학과 운동학을 일치시킵니다. 빠르고 균일한 반응은 긴 거주 통제를 가진 튜브 또는 흐름 원자로에 적합합니다. 길고 균일한 거주가 필요한 반응은 섞인 탱크 또는 CSTR 열차를 선호합니다.다단계 촉매 반응은 고정 또는 유체화 된 침대를 사용합니다.구성은 단계 1~3의 결과이며, 시작 가정이 아닙니다.

5단계: 크기, 소재 를 지정 하고 검증

• 거주 시간 및 처리량에서 크기:부피는 증기 공간과 조화를 고려하여 요구되는 포착을 따르고 있습니다.
• 소재와 부식 허용량을 지정합니다.반응물 화학물질에서 금속이나 부피를 선택하고 평생 용량을 추가합니다.
• RTD/CFD와 프로토타입으로 검증:전체 규모의 기하학이 제조 전에 작은 규모의 행동을 재현하는지 확인합니다.
• 코드 및 검사 문서:ASME/PED 또는 적용되는 코드에 따라 허용되는 도면, 용접 지도 및 NDT 범위를 생산합니다.

운동학에 의한 구성 선택

원자로 설계는 형식 선택이 아니라 규율된 순서입니다. 먼저 운동학을 정의하고 조건을 설정하고, 열과 질량 전달이 관리 가능하다는 것을 증명하고,서비스에서 실패하는 디자인은 일반적으로 크기가 전송 검사 또는 검증을 건너뛰는 경우제작 전에 제작된 문서화 된 코드 준비가 된 디자인은 재건된 배보다 훨씬 저렴합니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

원자로 설계의 첫 단계는 무엇일까요?

반응의 특징: 스티히오메트리, 속도 법칙, 활성화 에너지, 선택성 대 부작용그리고 재료는 이 기초에 달려 있습니다.

원자로의 크기를 어떻게 측정할까요?

필요한 거주 시간 및 생산 처리량에서, 변환을 위해 비율 법칙을 사용하여 증기 공간, 조화 및 부식 용량을 추가합니다.반대가 아니라.

원자로 설계에서 열 전달이 왜 그렇게 중요한가?

반응 열은 부피에 따라 크기가 커지고 냉각은 표면 크기에 따라 크기가 커지므로 대형 또는 외열 원자로가 과열되거나 도망갈 수 있습니다.크기가 정해지기 전에 냉각 전략은 최악의 경우의 과세에 대해 증명되어야 합니다..

어떻게 팩과 연속으로 선택할 수 있을까요?

프로세스가 멀티 제품 또는 유연성을 필요로하는 경우, 팩 또는 피드 팩이 승리합니다. 일정 상태가 일관성을 향상시키는 단일 고용량 단계라면, 연속 또는 CSTR 열차는 일반적으로 더 좋습니다..

제조 전에 어떤 검증이 필요합니까?

거주 시간 분포 (RTD) 및 컴퓨팅 유체 역학 (CFD) 연구, 칼로리 미트리 및 질량 전송 테스트는 완전 규모 기하학이 입증 된 작은 행동을 재생한다는 것을 확인합니다.

어떤 규범이 원자로 설계에 적용되는가?

일반적으로 ASME 섹션 VIII (미국/전 세계 프로젝트), PED/CE (유럽) 또는 국가 표준, NDT 및 재료 추적성이 의무의 압력 및 위험급에 맞게 확장됩니다.