Τι είναι η διαστημική ταχύτητα;

Στη χημική μηχανική και τη μηχανική αντιδραστήρων, η διαστημική ταχύτητα αναφέρεται στο πηλίκο του εισερχόμενου ογκομετρικού ρυθμού ροής των αντιδραστηρίων διαιρούμενο με τον όγκο του αντιδραστήρα. Θεωρείται συνήθως ως το αντίστροφο του χωροχρόνου του αντιδραστήρα. Στη βιομηχανία, μπορεί να οριστεί περαιτέρω από τη φάση των αντιδρώντων υπό δεδομένες συνθήκες. Ειδικές τιμές για αυτή τη μέτρηση υπάρχουν για υγρά και αέρια και για συστήματα που χρησιμοποιούν στερεούς καταλύτες.

Εξ ορισμού, η διαστημική ταχύτητα μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά ως SV ≡ υ0 / V. Σε αυτήν την έκφραση, το υ0 αντιπροσωπεύει τον ογκομετρικό ρυθμό ροής των αντιδραστηρίων που εισέρχονται στον αντιδραστήρα και το V αντιπροσωπεύει τον όγκο του ίδιου του αντιδραστήρα. Αυτή η έκφραση είναι το αντίστροφο του ορισμού για το χώρο του αντιδραστήρα, τ. Ο χωροχρόνος μετριέται στις συνθήκες της εισόδου του αντιδραστήρα, ωστόσο, και η διαστημική ταχύτητα μετριέται συχνά σε ένα σύνολο τυπικών συνθηκών, επομένως η αναφερόμενη ταχύτητα μπορεί να είναι διαφορετική από την αντίστροφη του μετρούμενου χωροχρόνου.

Η ωριαία διαστημική ταχύτητα υγρού (LHSV), είναι μια μέθοδος για τη συσχέτιση του ρυθμού ροής του αντιδρώντος υγρού με τον όγκο του αντιδραστήρα σε μια τυπική θερμοκρασία. Συνήθως, αυτή η θερμοκρασία κυμαίνεται από 60° Φαρενάιτ έως 75° Φαρενάιτ (15.6° Κελσίου έως 23.9° Κελσίου). Ο ογκομετρικός ρυθμός ροής αντιμετωπίζεται ως υγρό σε αυτές τις συνθήκες, παρόλο που το πραγματικό υλικό μπορεί να είναι αέριο υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας.

Η ωριαία διαστημική ταχύτητα αερίου (GHSV) είναι μια παρόμοια μέθοδος για τη συσχέτιση του ρυθμού ροής του αντιδραστηρίου αερίου με τον όγκο του αντιδραστήρα. Το GHSV συνήθως μετράται σε τυπική θερμοκρασία και πίεση. Διαφορετικές βιομηχανίες μπορεί να έχουν τους δικούς τους ορισμούς για την τυπική θερμοκρασία και πίεση και αυτές οι συνθήκες μπορεί να είναι πιο κοντά στις συνθήκες περιβάλλοντος παρά στις τιμές της Διεθνούς Ένωσης Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας των 32°F (0°C) και 1 bar (100 kPa). Είναι πάντα σημαντικό για έναν μηχανικό να ελέγχει τη βάση του υπολογισμού.

Η ωριαία διαστημική ταχύτητα βάρους (WHSV) διαφέρει από την LHSV και την GHSV, επειδή ο όγκος δεν χρησιμοποιείται. Η μάζα, και όχι ο όγκος, παρέχει τη βάση για το WHSV. Αυτή η μέτρηση είναι το πηλίκο του ρυθμού ροής μάζας των αντιδραστηρίων διαιρούμενο με τη μάζα του καταλύτη στον αντιδραστήρα.

Οι υπολογισμοί είναι απλοί όταν είναι γνωστός ο όγκος του αντιδραστήρα και είναι γνωστός ο ρυθμός ροής του εισερχόμενου αντιδραστηρίου. Για παράδειγμα, εάν 70 πόδια3/ώρα ενός αντιδραστηρίου εισέρχονται σε έναν αντιδραστήρα με εσωτερικό όγκο 250 πόδια3, η υπολογιζόμενη διαστημική ταχύτητα είναι περίπου 0.28 ώρα-1. Αυτό μπορεί να θεωρηθεί ως ο αριθμός των αλλαγών στον αντιδραστήρα που υφίσταται το σύστημα σε μία ώρα.