管型反応器(PFR)とは?

ガスが管の中を、前後に混ざらずに押し出されるように流れながら反応していく反応器のモデルです。

長い配管や管型の反応器、燃焼後のガスが冷えながら流れる部分などで、位置ごとに温度や組成がどう変わるかを調べられます。

ところてんを押し出す様子に似ています。先に入った部分が先に出て、追い越したり混ざったりしません。

長さ・断面積と入口のガス(温度・圧力・組成・質量流量)を入れると、出口状態、温度と化学種の分布、滞留時間を計算します。圧力は一定と仮定しています。

定常・定圧のPFRは、流れに乗って動くガスの塊を追いかけた「定圧の回分反応器」と同じ式になります。位置 x と時間 t は次の式で結ばれます。
\frac{dx}{dt} = u = \frac{\dot{m}}{\rho A}
Laplaxianはこの方法で積分し、出口 x = L の状態を求めます。

軸方向の拡散や熱損失、圧力損失は考慮していません。