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Copyright 2002 - The McGraw-Hill Companies, srl
REATTORI IDEALI
INGEGNERIA SANITARIA - AMBIENTALE
Principi, teorie e metodi di rappresentazione
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tC ,tV A
tC ,tQ iAi
(a)
tCtC
tQ
AuA
u
tC ,V A
tC
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iA
i
(b)
x xx
tC
tQ
iA
i
tC
tQ
uA
u x,tCA
(c)
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Figura 3.1 - Schematizzazione dei reattori (a) Semi-Batch, (b) CFSTR e (c) PFR
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x
tC
tQ
iA
i
tC
tQ
uA
u
x,tC
x,tQ
A
dxx,tC
dxx,tQ
A
dV
dxx
dxx x
A
Figura 3.2 - Individuazione del volume elementare per un PFR
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Figura 3.3 - Segnali: (a) a gradino; (b) ad impulso
0 tempo 0 tempo
(a) (b)
CAi(t) CAi(t)
CA0
)t(CiA
00 t per
00
t per CA
0tt per )t-(t 0
0tt per 0)t-(t 0
10
t)tt( d
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Figura 3.4 - Risposta di un reattore CFSTR a un segnale a gradino (tracciante)
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
H/t
0AA CC
)t(CA)e(C)t(C H/t
AA 1
0
0,95 CA
CAi(t)
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0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Figura 3.5 - Risposta di un reattore CFSTR a un segnale a gradino (cinetica di ordine zero)
H/t
0AC
)t(CA
H/tH)(AA ekC)t(C 100
0,95 CA
CAi(t)
H)(AA kCC 00
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Figura 3.6 - Risposta di un reattore CFSTR a un segnale a gradino (cinetica di ordine uno)
H/t
0AC
)t(CA
HH)( /t)k(
H)(
AA e
k
C)t(C
10 1
1
11
CAi(t)
H)(
AA
k
CC
11
0
H)(k 11
3
0,95 CA
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Figura 3.7 - Individuazione delle condizioni tecniche di stato stazionario al variare del prodotto k(1)H
H/t
0AC
)t(CA
CAi(t)
H)(k 1
H
st
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Figura 3.8 - Risposta di un reattore PFR a un segnale a gradino (tracciante)
0 tempo
CAi(t)
CA0
CA(t)
CAu(t)
H
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Figura 3.10 - Andamento del rapporto in funzione del rapporto
)PFR()CFSTR( HH /
0 0AA CC
Ordine 2
1
Ordine 1
Ordine 0
)PFR()CFSTR( HH / 0AA CC
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Figura 3.11 - Risposta di un CFSTR a un segnale a impulso (tracciante)
)t(CA
Ht
0AC
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Figura 3.12 - Risposta di un PFR a un segnale a impulso (tracciante)
)t(CA
tH
)t(C iA )t(C uA
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Figura 3.13 - Funzione di distribuzione dei tempi di residenza
)t(E
dt
E(t) dt
t
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Figura 3.14 - Risposta di un reattore generico al variare del segnale applicato in ingresso
)t(CA
dt
t
td)(CuA
)t(CA )t(CA
t t
Stimolo
Risposta
Risposta
Risposta
Stimolo Stimolo
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Figura 3.15 - Risposta di un reattore generico a un segnale a impulso
)t(CA
dt
t
td)(CuA
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Figura 3.16 - Risposta di un reattore generico a un segnale a gradino
)(CA
0AC
)t(CA
t
)(F
t
0AA C/)t(C)(F
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1AH C ,1
1AC
Q
0AC
Q
2AC
Q
1nAC
Q
nAC
Q
2AH C ,2
nn AH C ,
1 2 n
Figura 3.17 - Serie di CFSTR
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x
tC
tQ
iA
i
tC
tQ
uA
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x,tC
x,tQ
AdV
dxx
dxx,tC
dxx,tQ
A
x,tC
x,tQ
A
dxx,tC
dxx,tQ
A
dV
tC
tQ
iA
i
tC
tQ
uA
u
Figura 3.18 - Analogia tra serie di CFSTR di volume elementare e PFR
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x xx
A0C
Q xCA
Ai
R
C
Au
R
C
Q
Au
R
C
AuC
Q
1 2
Figura 3.19 - Reattore PFR con ricircolo
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AuCA G B
H E F
D
C
0ACAiC AC
Ar
1
eAr
1I
Area(DIF)=Area(EIC)
H
Figura 3.20 - Metodo grafico per la determinazione del θH di un PFR con ricircolo
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0
2
Hk 1
0A
Au
C
C
Figura 3.21 - PFR con ricircolo per reazioni del primo ordine
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Figura 3.22 - CFSTR con portata effluente funzione della portata influente
)t(Qh e)t(Qe
)t(Qi
)t(
)t(V
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Figura 3.23 - Andamento della portata uscente rispetto a quella entrante in un reattore a volume variabile
Por
tate
vol
um
etri
che
Qi(t)
Qe(t)
tempo
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Figura 3.24 - CFSTR con portata effluente indipendente dalla portata influente
)t(C
)t(Q
i
i
)t(C
)t(Q
e
e
)t(C),t(V e
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Figura 3.25 - Andamento temporale dei volumi cumulati influenti ed effluenti dal bacino
A
B
EQV
)t(Vi
)t(V'i
Tempo, t
Vo
lum
i cu
mu
lati
, V
(t)
t
0V
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