TEMEL PRENSİPLER

Reaktörler Ulusal Tarihi Simge Haline Gelmiş Sloss Fırınları, Alabama Adalar Körfezi, Büyük Okyanus Yolu, Avustralya

Çevre mühendisleri, doğadakileri taklit eden reaksiyonları, giren maddeleri faydalı ya da en azından zararsız çıktılara dönüştüren prosesleri tasarlamak için kullanır.

6.1 Karışım Modeli Karışım modelini değerlendirmek için, korunan ve anlık sinyal olarak bilinen bir cihaz kullanılır. Sinyal, gerçekte akım reaktöre girerken ona katılmış olan iz maddesidir.

6.1.1 Karıştırmalı Kesikli Reaktörler Şekil 6.1 (A) Tam karışımlı kesikli bir reaktör ve (B) ona ait C-dağılım eğrisi. Pervane sembolü, konsantrasyon gradyantlarının olmadığı tam karışımı göstermektedir.

6.1.2 Piston Akımlı Reaktörler Şekil 6.2 (A) Piston akımlı bir reaktör, (B) ona ait C-dağılım eğrisi ve (C) F-dağılım eğrisi.

6.1.3 Tam Karışımlı Reaktörler Şekil 6.3 (A) Tam karışımlı reaktör,(B) ona ait C-dağılım eğrisi ve (C) F-dağılım eğrisi.

Korunan anlık bir sinyal tam karışımlı reaktörün giriş suyuna ilave edilebilir ve kütle dengesi eşitliği şeklinde yazılabilir.

6.1.4 Seri Bağlı Tam Karışımlı Reaktörler Şekil 6.4 Seri bağlı tam karışımlı reaktörler.

Şekil 6.5 Seri bağlı tam karışımlı reaktörler için F-dağılım eğrisi.

Ö R N E K - 6.1 Tam karışımlı büyük bir havalandırma havuzunu (atıksu arıtımı için kullanılan) 2, 5, 10 ve 20 bölmeli yapmanın etkisini hesaplamaya karar verilmiştir. Tek ve bölünmüş havuzlar için, anlık ve korunan bir sinyal göz önüne alarak C- ve F-dağılımlarını çiziniz.

6.1.5 Sürekli Sinyaller İçeren Karışım Modelleri Şimdiye kadar kullanılan sinyaller anlık ve korunan sinyaller şeklindeydiler. Anlık olma kısıtı kaldırılırsa, sinyalin sürekli olduğu düşünülebilir.

6.1.6 Gerçek Akışlı Reaktörler Şekil 6.8 İdeal ve gerçek reaktörler için C-dağılım eğrileri; (A) piston akımlı reaktör ve (B) tam karışımlı reaktör.

6.2 Reaktör Modelleri Önceki bölümde karışım kavramına giriş yapılmıştı ve şimdi bu reaktörlere reaksiyonları dâhil etmenin vakti gelmiş, başka bir ifadeyle, sinyalin korunan olma kısıtı şimdi kaldırılmıştır.

6.2.1 Karıştırmalı Kesikli Reaktörler Reaksiyona giren maddeye göre kütle dengesi:

Ö R N E K - 6.2 Bir endüstriyel atıksu arıtım prosesinde sudan renk gidermek için aktif karbon kullanılmaktadır. Renk, birinci mertebeden reaksiyona uygun bir biçimde kesikli adsorpsiyon sisteminde giderilmektedir. Hız sabiti (k) 0.35 gün-1 olursa, rengin % 90’ını gidermek için gerekli süre ne kadar olacaktır?

6.2.2 Piston Akımlı Reaktörler Ö R N E K - 6.3 Bir endüstri, atığından koku gidermek için uzun bir drenaj kanalı kullanmak istemektedir. Kanalın piston akımlı bir reaktör gibi davrandığını kabul edin. Koku giderimi birinci mertebe reaksiyona uymakta olup, hız sabiti k = 0.35 gün-1 dir. Debi 1600 L/gün’dür. Akış hızının 0.5 m/s ve koku gideriminin % 90 oranında olması isteniyorsa, kanal uzunluğu ne olmalıdır?

6.2.3 Tam Karışımlı Reaktörler Tam karışımlı reaktörler için kütle dengesi, söz konusu maddeye göre yazılabilir:

Ö R N E K - 6.4 Yeni bir dezenfeksiyon prosesi, tam karışımlı reaktör kullanarak sudaki koliform(koli) organizmaları yok etmektedir. Birinci mertebeden olan reaksiyonun hız sabiti k = 1.0 gün-1'dir. Giriş suyundaki konsantrasyon 100 koli/mL'dir. Reaktör hacmi 400 L olup, debi 1600 L/gün'dür. Buna göre çıkış suyundaki koliform konsantrasyonu nedir?

6.2.4 Seri Bağlı Tam Karışımlı Reaktörler

6.2.5 Reaktör Performansının Kıyaslanması Ö R N E K - 6.5 % 50 konsantrasyon giderimine gerek duyan birinci mertebeden bir reaksiyonu göz önüne alın. En küçük hacmi piston akımlı veya tam karışımlı reaktörden hangisi karşılayacaktır?