출처: 케리 M. 둘리와 마이클 G. 벤턴, 화학 공학부, 루이지애나 주립 대학, 배턴 루지, LA
이 실험의 목적은 단일 상 및 2상(가스-액체) 흐름 모두에서 일반적인 포장된 침대 반응기에서 분포의 크기를 결정하고 압력 강하에 대한 이러한 분포의 영향을 평가하는 것입니다. 거주 시간 분포 및 분산의 개념은 추적자를 사용하여 도입되며 이러한 개념은 물리적 배포와 관련이 있습니다.
단상 흐름으로 채널링은 벽을 따라 또는 침대 단면의 큰 부분을 통해 우대 흐름에 의해 발생할 수 있습니다. 2상 흐름으로 채널링은 더욱 복잡한 원인으로 인해 발생할 수 있으며, 간단한 2상 흐름 이론은 포장된 침대에서 압력 강하를 예측하는 경우는 거의 없습니다. 설계 목표는 설계 유량에 대한 최적의 침대와 입자 직경을 찾고 침전을 최소화하는 방법으로 침대를 포장하여 채널링 의 정도를 최소화하는 것입니다. 배포가 발생할 수 있는 금액을 정량화하고 해당 발생을 설명하기 위해 장치를 과도하게 설계하는 것이 항상 중요합니다.
투과계 장치는 물, 공기 또는 2상 유동(그림 1 및 2)을 위해 장갑 유리의 수평 포장 된 침대를 빠져나가는 압력 강하, ΔP 및 추적기 (염료)의 농도를 측정합니다. 물은 제어 밸브를 통해 입력하고 다른 크기의 유리 비드 덤프 (무작위) 포장 다섯 침대 (48"긴, 3"I.D.) 중 어느 5 개의 침대 (48"길이, 3"I.D.)에 수동 밸브를 통해 라우팅 할 수 있습니다. 압력 강하는 압력 송신기를 사용하여 측정됩니다. 물 흐름은 건조 시험 미터(가정용 가스 미터와 유사)에 의해 차압(DP, orifice) 송신기 및 공기 흐름에 의해 측정됩니다. 염료 샘플은 자동화된 샘플링 밸브에 의해 상류에 주입됩니다. 침대에서 염료의 출구 농도는 UV-Vis 분광계를 사용하여 측정됩니다. 거주 시간 분포는 테스트에서 계산되며 포장 된 침대에서 분산에 대한 이론의 예측과 비교됩니다. 2상 유동은 가장 큰 입자를 포함하는 침대 5에서 공부될 것입니다.
그림 1: 장치의 공정 및 계측 다이어그램.
그림 2. 장치의 3-D 렌더링. 침대 #1 상단에, 침대 #5 하단에 있습니다. 물 제어 밸브는 왼쪽 (빨간색 보닛)에 있습니다. DP 송신기는 상단 중심(파란색)에 있습니다.
1. 장치 시작
장치는 주로 분산 제어 시스템 인터페이스를 통해 작동됩니다. 파마 P&ID 회로도가 나타나고 자동 밸브를 열고 닫는 것이 포인트 앤 클릭입니다.
분광계 신호에서 적절한 기준선(필요한 경우)을 빼낸 후 RTD(E-커브, 방정식 1-2 사용)를 가져옵니다. 베드 #3 대한 기준 수정의 예(여기서 사용되지 않음)는 그림 3에있습니다. 방정식 1-3을 사용하여 평균 다공성, 트레이서 질량, 평균 거주 시간, 분산 및 분산을 RTD에서 제곱된 평균으로 나눈 값입니다. 계산된 추적자 질량을 주입된 질량과 비교합니다. ?...
이 실험에서 수평 포장 된 침대의 실제 흐름 거동은 단일 및 2 상 흐름 모두에서 압력 강하 및 분산 (축 방향으로 확산되는 흐름, 플러그 흐름에서 벗어난)에 대한 간단한 이론 적 모델과 대조되었다. 이러한 침대에서 유통("채널링")을 조사하는 트레이서 테스트의 유용성은 입증되었으며, 추적기 테스트에서 계산된 특정 메트릭은 채널링의 원인에 대한 몇 가지 아이디어를 제공할 수 있는 것으로 ?...
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