V4 - Nicht-ideale Durchströmung von Reaktoren

1. Totzonen:

   • Bereiche im Reaktor, die nicht am Fluss teilnehmen.

   • Führen zu einer Verweilzeitverlängerung.

2. Kurzschlussströmungen:

   • Direkte Fließwege, die die Verweilzeit verkürzen.

   • Führt zu einer ungleichen Verteilung der Verweilzeiten.

3. Rückvermischung:

   • Unvollständige Durchmischung der Reaktionsstoffe.

   • Kann zu einer ungleichmäßigen Reaktion und geringerer Effizienz führen.

4. Bachbildung:

   • Strömungen entlang von bevorzugten Wegen.

   • Verursacht durch geometrische oder physikalische Einflüsse

1. Abweichung von der mittleren Konzentration (σx=x−xˉ):

   • Maß für die lokale Konzentrationsänderung von der mittleren Konzentration.

2. Segregationsgrad (Se):

   • Verhältnis der lokalen Konzentrationsvarianz zur Varianz im Zulauf.

   • Se=1: Vollständige Segregation, keine Durchmischung.

   • Se=0: Volle Homogenität, perfekte Durchmischung.

3. Intensität der Entmischung (Ie):

   • Maß für die Abweichung der Konzentration innerhalb der Mischung.

   • Hoher Ie​ zeigt starke Entmischung, niedriger Ie zeigt gute Homogenität.

1. Intensität der Entmischung (Ie):

   • Gibt an, wie weit die lokale Konzentration von der durchschnittlichen Konzentration im Volumen abweicht.

   • Höhere Werte deuten auf stärkere Entmischung hin.

2. Segregationsgrad (Se):

   • Definition: Verhältnis der lokalen Variabilität zur Gesamtvariabilität im Zulauf.

   • Wertebereich:

     • Se=1: Keine Veränderung der Varianz, Makrovermischung.

     • Se=0: Keine lokale Varianz, Mikrovermischung (homogen).

3. Bedeutung:

   • Hoher Segregationsgrad: Wenig Vermischung, deutliche Konzentrationsunterschiede.

   • Niedriger Segregationsgrad: Gute Durchmischung, gleichmäßige Konzentration.

Makroskopische Fluide sind auf molekularer Ebene nicht vollständig durchmischt, so dass lokal unterschiedliche Reaktandenkonzentrationen vorliegen können. Damit hängen Umsätze und Reaktionsraten u.U. von der Verweilzeitverteilung und nicht nur der mittleren Verweilzeit ab und können nicht unbedingt mit den bisherigen idealisierten Modellen betrachtet werden.