Entschuldigen Sie, fließt die Flüssigkeit im Rohrreaktor mit konstanter Geschwindigkeit? Oder anders ausgedrückt: Bleibt die Geschwindigkeit des Kolbenstroms konstant?

In tubulären Reaktoren mit kontinuierlicher Chemieverarbeitung zeigt sich in der Querschnittsfläche, die senkrecht zur Fließrichtung der Stoffe verläuft, stets eine ungleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung. Diese Unregelmäßigkeiten in der Geschwindigkeitsverteilung sowie die radiale und axiale Mischung bereiten bei der Berechnung des Reaktordesigns viele Schwierigkeiten. Dazu wurde ein ideales Strömungsverhalten konzipiert – nämlich unter der Annahme, dass im Reaktor eine strikt gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung vorliegt und es keine axiale Mischung gibt. Dieser Strömungszustand wird als Druckstrom bezeichnet, auch Idealstrom oder Kolbenstrom genannt. Es handelt sich um einen nicht existierenden, idealisierten Fluss. Er wird als typisches Fließmodell von den Menschen untersucht. Der Strömungszustand in einem tatsächlichen Reaktor kann nur in unterschiedlichem Maße diesem idealen Strömungsverhalten nahekommen. In Rohrreaktoren, bei denen die Länge der Rohre deutlich größer ist als ihr Durchmesser, kommt man einem solchen idealen Strömungsverhalten ziemlich nahe. Solche Reaktoren werden üblicherweise als ideale Rohrreaktoren bezeichnet. Ein idealer Rohrreaktor weist die folgenden Eigenschaften auf: (1) Unter normalen Bedingungen arbeitet er in einem kontinuierlichen, stationären Betrieb – an allen radialen Schnitten des Reaktors ändert sich die Konzentration der Stoffe nur mit der axialen Position, nicht jedoch mit der Zeit. (2) Die Konzentrationen an den verschiedenen axialen Positionen im Reaktor müssen nicht gleich sein; die Reaktionsgeschwindigkeit variiert je nach axialer Position. (3) Da es eine strenge, gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung in radialer Richtung gibt – das heißt, es gibt keine Konzentrationsänderungen in radialer Richtung – beschränkt sich die Veränderung der Reaktionsgeschwindigkeit auf die axiale Richtung. Daraus geht hervor, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Reaktor tatsächlich nicht gleichmäßig ist. Was der Verfasser als Kolbenstrom und ideale Strömung bezeichnet, sind eigentlich dasselbe. Es ist nicht notwendig, das extra zu besprechen

Die Konzentrationen an den verschiedenen axialen Positionen im Reaktor sind nicht unbedingt gleich. Die Reaktionsgeschwindigkeit ändert sich mit der räumlichen axialen Position. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit sehr hoch ist – im Grenzfall also die Lichtgeschwindigkeit – bleibt die Konzentration konstant, und die Reaktionsgeschwindigkeit ändert sich nicht mehr mit der räumlichen axialen Position. Kann man also sagen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Strömungsgeschwindigkeit variiert?