3 प्लग फ्लो रिएक्टर उदाहरण: अनुप्रयोग, कार्य, सूत्र, डिज़ाइन, आरेख

निरंतर ट्यूबलर रिएक्टर प्लग फ्लो रिएक्टर मॉडल या पीएफआर के लिए एक और शब्द है। आइए उपयोग में आने वाले प्लग फ्लो रिएक्टर के सिद्धांत, रूप और लेआउट के कुछ उदाहरण लें।

प्लग फ्लो रिएक्टरों के 3 उदाहरण नीचे दिए गए हैं:

• एक शॉवर पर्दा
• एक बाथटब की दीवारें
• एक घाटी की दीवार सीप

एक शॉवर पर्दा

पानी को शॉवर के बाहर शूटिंग से रोकने के लिए सबसे अच्छा शॉवर पर्दे वे हैं जो अनुपचारित कपास कैनवास, भांग या नायलॉन से बने होते हैं। बत्ती के समान, शावर पर्दे पानी को कपड़े के माध्यम से और नीचे की ओर प्रवाहित करके सीधे टब में डालते हैं। किसी अस्तर की आवश्यकता नहीं है। नहाने के बाद पर्दे को खोलकर फैला दें और उसे टब के बाहर सूखने के लिए लटका दें।

एक बाथटब की दीवारें

बाथटब या शॉवर की दीवारों को एक चिकना खत्म करके पानी और नमी से सुरक्षित किया जाता है, जो बाथरूम को कुछ कलात्मक बढ़त और रंग देता है। ऐक्रेलिक हाल के कुछ वर्षों में समग्र रूप से बाथटब की दीवारों के लिए सबसे अच्छी सामग्री के रूप में लोकप्रियता में वृद्धि हुई है। एक पुराने टब को ढकने के लिए, चादरें पीवीसी प्लास्टिक या ऐक्रेलिक को एक टब के आकार में ढाला जाता है, उसके ऊपर रखा जाता है और फिर नीचे चिपका दिया जाता है।

एक घाटी की दीवार सीप

कटाव घाटियों का मुख्य कारण है। एक नदी का बहता पानी घाटी बनाने के लिए हजारों या लाखों वर्षों में मिट्टी और चट्टानों को मिटा देता है, या दूर कर देता है। वर्षा या गीले क्षेत्रों से पिघलती हुई बर्फ़ द्वारा आपूर्ति की जाने वाली स्विफ्ट धाराओं ने सूखे इलाकों में सबसे बड़े और सबसे प्रसिद्ध घाटियों में से कुछ को उकेरा है।

प्लग प्रवाह रिएक्टर आवेदन

रिएक्टरों और उत्पादों के माध्यम से प्रवाह करने के लिए एपर्चर के साथ एक बेलनाकार पाइप प्लग-फ्लो रिएक्टर बनाता है। आइए हम प्लग फ्लो रिएक्टर के अनुप्रयोग पर चर्चा करें।

• औद्योगिक सेटिंग्स में, प्लग फ्लो रिएक्टरों को नियोजित किया जाता है जब एक रासायनिक प्रतिक्रिया की महत्वपूर्ण मात्रा की आवश्यकता होती है एक्ज़ोथिर्मिक या विस्फोटक ऊर्जा।
• यह सुनिश्चित करने के लिए कि घटक स्थिर रूप से मिश्रित हैं, प्लग-फ्लो रिएक्टर कार्यरत हैं।
• प्लग-फ्लो रिएक्टरों में उपकरण और उसके आसपास के बीच हीट ट्रांसफर सुरक्षित था।
• वर्तमान में, जैव डीजल और अन्य जैव-ईंधन एक रीसाइक्लिंग तंत्र के साथ प्लग फ्लो रिएक्टरों का उपयोग करके उत्पादित किए जाते हैं। अपने स्थिर-अवस्था संचालन के कारण, प्लग-फ्लो रिएक्टर को जैव-ऊर्जा के उत्पादन के लिए अधिकतर पसंद किया जाता है। इसके अतिरिक्त, प्लग रिएक्टर में किसी हलचल या चकरा देने की आवश्यकता नहीं है।  

आमतौर पर, प्लग-फ्लो रिएक्टर स्थिर अवस्था में काम करते हैं। जैसे ही अभिकारक रिएक्टर की लंबाई में नीचे की ओर बढ़ते हैं, वे लगातार भस्म हो जाते हैं।

प्लग फ्लो रिएक्टर काम कर रहा है

मिश्रित प्रवाह में, प्रतिक्रिया दर जल्दी से कम मूल्य तक गिर जाती है जबकि प्लग प्रवाह में, प्रतिक्रिया दर पूरे सिस्टम में धीरे-धीरे कम हो जाती है। आइए हम प्लग फ्लो रिएक्टर को कार्य करते हुए देखें।

• एक प्लग फ्लो रिएक्टर के माध्यम से बहने वाले द्रव को सुसंगत प्लग के संग्रह के रूप में तैयार किया जाता है जो असीम रूप से पतले होते हैं और एक समान रचनाएं होती हैं।
• रिएक्टर की अक्षीय दिशा में चलने से पहले और बाद में प्रत्येक प्लग की एक अनूठी रचना होती है।
• मूलभूत आधार यह है कि, जब एक प्लग एक PFR से होकर गुजरता है, द्रव पूरी तरह से रेडियल दिशा में मिश्रित होता है, लेकिन अक्षीय दिशा में मिश्रित नहीं होता है (तत्व के ऊपर या नीचे की ओर नहीं)।
• नतीजतन, प्रत्येक प्लग को एक अलग इकाई के रूप में माना जाता है और शून्य मात्रा तक पहुंचने वाले मिश्रण के साथ अनिश्चित काल के छोटे बैच रिएक्टर के रूप में कार्य करता है।
• प्लग तत्व के निवास समय की गणना रिएक्टर में इसकी स्थिति से की जाती है क्योंकि यह प्लग फ्लो रिएक्टर के नीचे बहती है।
• निवास समय वितरण परिणामस्वरूप आदर्श प्लग फ्लो रिएक्टर (एक छोटा, संकीर्ण स्पाइक फ़ंक्शन) के इस निर्माण में एक आवेग है।

रिएक्टर के आकार सहित महत्वपूर्ण रिएक्टर चर का अनुमान लगाने के लिए, ट्यूबलर डिज़ाइन वाले रासायनिक रिएक्टरों के व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए प्लग फ्लो रिएक्टर मॉडल का उपयोग किया जाता है।

प्लग प्रवाह रिएक्टर डिजाइन

रिएक्टर के माध्यम से बड़े पैमाने पर जाने का सटीक समय एक आदर्श प्लग-फ्लो रिएक्टर में CSTR में औसत निवास समय से भिन्न होता है। आइए हम प्लग-फ्लो रिएक्टर लेआउट देखें।

• प्लग फ्लो रिएक्टर को पिस्टन फ्लो रिएक्टर, स्लग फ्लो रिएक्टर, परफेक्ट ट्यूबलर फ्लो रिएक्टर और अनमिक्स्ड फ्लो रिएक्टर के रूप में भी जाना जाता है।
• प्लग फ्लो रिएक्टर का पैटर्न फ्लो प्लग फ्लो है।
• एक प्लग फ्लो रिएक्टर के माध्यम से तरल पदार्थ के व्यवस्थित प्रवाह को परिभाषित किया गया है कि इसके आगे या पीछे किसी भी अन्य तत्व के साथ कोई द्रव तत्व नहीं गुजर रहा है या मिश्रण नहीं हो रहा है।
• एक प्लग रिएक्टर में, द्रव वास्तव में पार्श्व रूप से मिश्रित हो सकता है, लेकिन पूरे प्रवाह मार्ग में मिश्रण या प्रसार भी होना चाहिए।
• रिएक्टर में प्रत्येक द्रव तत्व के लिए समान निवास समय प्लग प्रवाह के लिए आवश्यक और पर्याप्त स्थिति के रूप में कार्य करता है।

प्लग प्रवाह रिएक्टर आरेख

प्लग फ्लो सिस्टम में तीव्र प्रतिक्रिया तकनीक एक सतत प्रवाह तेज गतिज प्रणाली पर आधारित है। यहाँ एक प्लग-फ्लो रिएक्टर का आरेख है।

समय अंतराल को प्रवाह दर से निर्धारित किया जा सकता है यदि प्रतिक्रिया के शुरुआती बिंदु और उत्पाद डिटेक्टर के बीच की दूरी ज्ञात हो। उच्चतम उपज प्राप्त करने के लिए आवश्यक समय की गणना दूरी को समायोजित करके की जा सकती है।

प्लग प्रवाह रिएक्टर सूत्र

तथ्य यह है कि प्लग-फ्लो रिएक्टर के माध्यम से सामग्री बहती है इसकी सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है। आइए प्लग-फ्लो रिएक्टर के सूत्र को देखें।

• चूंकि प्लग फ्लो रिएक्टर में द्रव संरचना प्रवाह चैनल के साथ भिन्न होती है, प्रतिक्रिया घटक के लिए भौतिक संतुलन को वॉल्यूम डीवी के अंतर तत्व के लिए खाता होना चाहिए।
• (आयतन के तत्व में अभिकारक प्रवाह की दर) = (आयतन के तत्व से अभिकारक प्रवाह की दर) + (प्रतिकारक हानि की दर के कारण रासायनिक प्रतिक्रिया आयतन के तत्व के भीतर) + (आयतन के तत्व में अभिकारक के संचय की दर)
• परिणामस्वरूप, अभिकारक A के द्रव्यमान संतुलन समीकरण को शून्य के लिए हल किया जाता है।
• इनपुट = आउटपुट + प्रतिक्रिया + संचय + गायब होना।
• अब, एफ_A = (एफ_A + डीएफ_A)+(-आर_A)dV, ऐसा कुछ नहीं, dF_A = डी [एफ_A0 (1 - एक्स_A)] = -एफ_A0dX_A, हम प्रतिस्थापन पर प्राप्त करते हैं, -एफ_A0dX_A = (-आर_A) डीवी।
• आयतन dV के साथ रिएक्टर के विभेदक खंड में A के लिए समीकरण इस प्रकार है।
• वाक्यांश को पूरे रिएक्टर के लिए एकीकृत किया जाना है।
• F_A0, फ़ीड दर, अब स्थिर है, लेकिन यह स्पष्ट है कि r_A सामग्री एकाग्रता या रूपांतरण पर निर्भर करता है।
• जब हम शर्तों को उचित रूप से समूहित करते हैं, तो हम प्राप्त करते हैं,

• एक विशिष्ट फ़ीड दर और आवश्यक रूपांतरण के लिए, उपरोक्त समीकरण रिएक्टर आकार के अनुमान को सक्षम बनाता है।
• यदि फ़ीड जिस पर रूपांतरण आधारित है, सबस्क्रिप्ट 0, आंशिक रूप से परिवर्तित रिएक्टर में प्रवेश करती है, सबस्क्रिप्ट, और सबस्क्रिप्ट एफ द्वारा निरूपित रूपांतरण पर प्रस्थान करती है, हम प्लग फ्लो रिएक्टरों के लिए अधिक सामान्य अभिव्यक्ति के रूप में प्राप्त करते हैं,

• निरंतर घनत्व प्रणाली के विशेष मामले के लिए, X_A= 1 - सी_A/C_A0 और, डीएक्स_A = डीसी_A/ सी_A0।
• उस उदाहरण में, प्रदर्शन समीकरण को एकाग्रता या के कार्य के रूप में दर्शाया जा सकता है

प्लग फ्लो रिएक्टर मॉडल

प्लग फ्लो रिएक्टरों में तापमान का प्रबंधन करना मुश्किल हो सकता है और प्रतिकूल तापमान प्रवणता उत्पन्न कर सकता है। आइए पहले हम प्लग-फ्लो रिएक्टर मॉडल देखें।

• एक ट्यूब के अंदर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं को प्लग-फ्लो रिएक्टर का उपयोग करके तैयार किया जाता है।
• एक आदर्श उदाहरण जिसे रिएक्टर डिजाइन प्रक्रिया में उपयोग किया जा सकता है, प्लग फ्लो रिएक्टर है।
• यह ब्लॉग मानता है कि प्लग-फ्लो रिएक्टर मॉडल रूद्धोष्म है और निरंतर दबाव पर काम कर रहा है।
• होने वाली मानी जाने वाली एकमात्र प्रतिक्रिया गैस-चरण है अपघटन प्रक्रिया, जो सूत्र A -> 2B + C का अनुसरण करती है।

प्लग-फ्लो रिएक्टर अनुरक्षण CSTR अनुरक्षण से अधिक महंगा है। एक रीसायकल लूप एक प्लग-फ्लो रिएक्टर को इसी तरह संचालित करने में सक्षम बनाता है CSTR.

निष्कर्ष

इस अध्ययन के साथ, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि चूंकि प्लग फ्लो रिएक्टर भविष्यवाणी के लिए महत्वपूर्ण उपकरण हैं, देखभाल का उपयोग किया जाना चाहिए क्योंकि वास्तविक प्रवाह प्रणाली निवास समय में महत्वपूर्ण भिन्नता दिखाती है। प्रवाह रिएक्टरों को स्केल करते समय, निवास समय वितरण उन तत्वों में से एक है जिन्हें ध्यान में रखा जाना चाहिए।