Verweilzeitverteilung
Abweichung vom idealen Strömungsverhalten
Welche Arten der Tracer Markierung gibt es und wie wird jeweils auf die Verweilzeitverteilung geschlossen?
Arten der Tracer Markierung:
Pulsmarkierung:
Einmalige, kurze Injektion des Tracers.
Verweilzeitdichtefunktion E(t): Die Verteilung der Tracer-Konzentration über die Zeit wird gemessen, um den Verweilzeitverlauf zu analysieren.
Stufenmarkierung:
Kontinuierliche Zuführung des Tracers in konstanter Konzentration.
Verweilzeitsummenfunktion F(t): Misst die kumulative Verteilung der Tracer-Konzentration, um die Verweilzeit zu bestimmen.
Wie lautet der Zusammenhang zwischen den Funktionen E(t) und F(t)?
E(t) ist die Ableitung von F(t)nach der Zeit.
Mathematisch: dF(t)/dt=E(t)
Verwendung:
E(t) gibt die Wahrscheinlichkeit an, dass ein Teilchen nach der Zeit ttt den Reaktor verlässt.
F(t) ist die kumulative Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen eine Verweilzeit von weniger als t hat.
Mit welchem Modell kann man Tot- und Mischzonen modellieren?
Kombination idealer Reaktoren:
Reihenschaltung und Parallelschaltung von idealen Rührkesselreaktoren (RKK) und Strömungsrohrreaktoren (SRK) zur Simulation von Totvolumen und Randzonen.
Rührkesselkaskade: Eine Reihe von idealen RKKs, die reale Mischzonen und Abweichungen vom idealen Verhalten darstellen.
Dispersionsmodell: Modelliert die Abweichungen durch einen Dispersionskoeffizienten (Deff), besonders geeignet für gleichmäßig durchströmte Apparate.
Was beschreibt die Bodensteinzahl?
Bodensteinzahl (Bo):
Definition: Verhältnis von konvektivem zu dispersivem Transport.
Bedeutung:
Hohe Bo-Zahl: Konvektion dominiert, geringe Rückvermischung.
Niedrige Bo-Zahl: Dispersion dominiert, starke Rückvermischung.
Formel: Bo=v⋅L/D
v: Strömungsgeschwindigkeit.
L: Charakteristische Länge.
D: Dispersionskoeffizient.
Was ist der Unterschied zwischen Diffusion und Dispersion?
Diffusion:
Mechanismus: Zufällige Bewegung von Molekülen von Bereichen hoher zu niedriger Konzentration.
Beispiel: Molekulare Diffusion in Gasen oder Flüssigkeiten.
Charakteristik: Ursache ist der Konzentrationsgradient.
Dispersion:
Mechanismus: Verbreitung eines Stoffes durch Strömungs- und Geschwindigkeitsunterschiede.
Beispiel: Turbulente Rohrströmung, Verbreitung in Schüttungen.
Charakteristik: Ursache sind makroskopische Geschwindigkeitsunterschiede, nicht nur Konzentrationsgradienten.
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