Reattore chimico PFR

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Rappresentazione schematica di un reattore PFR. Da notare che la velocità (v) non varia con la distanza dall'asse centrale del reattore a causa dell'ipotesi di flusso a pistone.

Il reattore chimico PFR (sigla dall'inglese Plug Flow Reactor, in italiano "reattore con flusso a pistone") è un modello di reattore ideale continuo. La reazione chimica decorre all'interno del reattore e la concentrazione di prodotti aumenta con la variabile spaziale. Tale modello è utilizzato per predire la lunghezza del tubo necessaria a ottenere una certa resa.

La condizione di flusso a pistone assicura che non ci siano effetti di retromiscelazione.[1]

Modello matematico[modifica | modifica wikitesto]

Il modello matematico che descrive il reattore PFR si ottiene a partire da un bilancio di materia con riferimento alle moli della specie i-esima in entrata al reattore, in scala microscopica, con volume di riferimento un cilindretto di spessore dx e sezione S pari a quella del tubo:


dove:

Il modello PFR ideale prevede che ci si metta nelle condizioni di regime stazionario (quindi accumulo nullo), moto a pistone (ovvero il vettore velocità ha componente solo assiale) e assenza di moti diffusivi (cioè diffusività nulla). Nell'ipotesi di densità costante nello spazio (che implicherebbe altresì variazioni di portata e quindi variazione di velocità con la coordinata assiale,), segue che:


e riconoscendo che è il tempo di residenza, si può riscrivere che:

Dimensionamento[modifica | modifica wikitesto]

Il modello PFR viene utilizzato per il dimensionamento di reattori reali che possono essere descritti da tale modello.

Si supponga ad esempio di avere una reazione elementare (ossia irreversibile e per cui valga la legge di azione di massa) A → Prodotti, allora si ha che:


e integrando per separazione di variabili (come condizione al contorno si ponga ):


da cui a portata nota è possibile risalire al volume che deve possedere il reattore.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) IUPAC Gold Book, "plug-flow"

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]