Laminar flow reactor
લેમિનાર ફ્લો રિએક્ટર (એલ. એફ. આર.) એ એક પ્રકારનું રાસાયણિક રિએક્ટર છે જે પ્રતિક્રિયા દર અને/અથવા પ્રતિક્રિયા વિતરણને નિયંત્રિત કરવા માટે લેમિનાર પ્રવાહનો ઉપયોગ કરે છે. એલ. એફ. આર. સામાન્ય રીતે સતત વ્યાસ ધરાવતી લાંબી નળી હોય છે જે સતત તાપમાન પર રાખવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયાકારકોને એક છેડે ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે અને ઉત્પાદનોને એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને બીજા છેડે તેનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. લેમિનાર ફ્લો રિએક્ટરોનો ઉપયોગ ઘણીવાર અલગ પ્રાથમિક પ્રતિક્રિયા અથવા બહુ-તબક્કાની પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે. ઝાંખી લેમિનાર ફ્લો રિએક્ટર વિવિધ સંશોધન હેતુઓ હાંસલ કરવા માટે લેમિનાર ફ્લોની લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરે છે. દાખલા તરીકે, એલ. એફ. આર. નો ઉપયોગ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવાહી ગતિશીલતાનો અભ્યાસ કરવા માટે થઈ શકે છે, અથવા તેનો ઉપયોગ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ જેવી વિશેષ રાસાયણિક રચનાઓ પેદા કરવા માટે થઈ શકે છે. એલ. એફ. આર. ની એક વિશેષતા એ છે કે રિએક્ટરમાં રસાયણોના રહેઠાણનો સમય (જે સમય અંતરાલ દરમિયાન રસાયણો રિએક્ટરમાં રહે છે) રિએક્ટન્ટ ઇનપુટ પોઇન્ટ અને જે બિંદુ પર ઉત્પાદન/નમૂના લેવામાં આવે છે તે વચ્ચેનું અંતર બદલીને અથવા ગેસ/પ્રવાહીના વેગને સમાયોજિત કરીને બદલી શકાય છે. તેથી લેમિનાર ફ્લો રિએક્ટરનો ફાયદો એ છે કે પ્રતિક્રિયાને અસર કરી શકે તેવા વિવિધ પરિબળોને સરળતાથી નિયંત્રિત કરી શકાય છે અને સમગ્ર પ્રયોગ દરમિયાન સમાયોજિત કરી શકાય છે. એલ. એફ. આર. માં રિએક્ટન્ટ્સનું વિશ્લેષણ કરવાના માધ્યમો પ્રતિક્રિયાનું વિશ્લેષણ કરવાના માધ્યમોમાં પ્રોબનો ઉપયોગ કરવાનો સમાવેશ થાય છે જે રિએક્ટરમાં પ્રવેશ કરે છે; અથવા વધુ સચોટ રીતે, કેટલીકવાર કોઈ બિન-ઘુસણખોરી ઓપ્ટિકલ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકે છે (દા. ત. સામગ્રીને ઓળખવા અને તેનું વિશ્લેષણ કરવા માટે સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરો) રિએક્ટરમાં પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે. વધુમાં, રિએક્ટરના અંતે ગેસ/પ્રવાહીનો સંપૂર્ણ નમૂનો લેવો અને માહિતી એકત્રિત કરવી પણ ઉપયોગી થઈ શકે છે. ઉપર ઉલ્લેખિત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને, એકાગ્રતા, પ્રવાહ વેગ વગેરે જેવા વિવિધ ડેટા. તેનું નિરીક્ષણ અને વિશ્લેષણ કરી શકાય છે. એલ. એફ. આર. પ્રવાહી અથવા નિયંત્રિત વેગ ધરાવતા વાયુઓમાં પ્રવાહ વેગ લેમિનાર પ્રવાહની શૈલીમાં લેમિનાર પ્રવાહ રિએક્ટરમાંથી પસાર થાય છે. એટલે કે, પ્રવાહી અથવા વાયુઓના પ્રવાહો કાર્ડની જેમ એકબીજા પર સરકી જાય છે. સમાન સ્નિગ્ધતા ("જાડાઈ" અથવા "ચીકણા") પરંતુ અલગ વેગ સાથે પ્રવાહીનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, પ્રવાહીને સામાન્ય રીતે બે પ્રકારના પ્રવાહમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છેઃ લેમિનાર પ્રવાહ અને તોફાની પ્રવાહ. તોફાની પ્રવાહની તુલનામાં, લેમિનાર પ્રવાહનો વેગ ઓછો હોય છે અને સામાન્ય રીતે રેનોલ્ડ્સની સંખ્યા ઓછી હોય છે. બીજી બાજુ, તોફાની પ્રવાહ અનિયમિત હોય છે અને વધુ ઝડપે પ્રવાસ કરે છે. તેથી એક ક્રોસ સેક્શન પર તોફાની પ્રવાહનો પ્રવાહ વેગ ઘણીવાર સ્થિર અથવા "સપાટ" હોવાનું માનવામાં આવે છે. લેમિનાર પ્રવાહનો "બિન-સપાટ" પ્રવાહ વેગ એલ. એફ. આર. ની પદ્ધતિને સમજાવવામાં મદદ કરે છે. એલ. એફ. આર. માં ચાલતા પ્રવાહી/ગેસ માટે, પાઇપના કેન્દ્રની નજીકનો વેગ પાઇપની દિવાલની નજીકના પ્રવાહી કરતા વધારે હોય છે. આમ, પ્રતિક્રિયાકારકોનું વેગ વિતરણ કેન્દ્રથી દિવાલ સુધી ઘટવાનું વલણ ધરાવે છે. રહેઠાણ સમય વિતરણ (આર. ટી. ડી.) પાઇપના કેન્દ્રની નજીકનો વેગ પાઇપની દિવાલ નજીકના પ્રવાહી કરતા વધારે હોય છે. આમ, પ્રતિક્રિયાકારકોનું વેગ વિતરણ કેન્દ્રમાં વધારે અને બાજુએ ઓછું હોય છે. ઇનલેટમાંથી સતત વેગથી એલ. એફ. આર. દ્વારા પ્રવાહીને પમ્પ કરવામાં આવે છે તે ધ્યાનમાં લો, અને પ્રવાહીની સાંદ્રતાનું આઉટલેટ પર નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. રહેઠાણના સમયની વહેંચણીનો આલેખ હકારાત્મક અવતલતા સાથે નકારાત્મક ઢોળાવ જેવો દેખાવો જોઈએ. અને આલેખ આ વિધેય દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છેઃ E (t) = 0 જો t એ τ/2 કરતા નાનો હોય; E (t) = τ2/2t3 જો t એ τ/2 કરતા મોટો અથવા બરાબર હોય. નોંધ લો કે ગ્રાફમાં શરૂઆતમાં શૂન્યનું E (t) મૂલ્ય છે, આ ફક્ત એટલા માટે છે કારણ કે પદાર્થને રિએક્ટરમાંથી પસાર થવામાં થોડો સમય લાગે છે. જ્યારે સામગ્રી આઉટલેટ સુધી પહોંચવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે સાંદ્રતામાં ભારે વધારો થાય છે, અને સમય જતાં તે ધીમે ધીમે ઘટે છે. લાક્ષણિકતાઓ એલ. એફ. આર. ની અંદરના લેમિનાર પ્રવાહમાં એકબીજાને ખલેલ પહોંચાડ્યા વિના સમાંતર રીતે વહેવાની અનન્ય લાક્ષણિકતા છે. પ્રવાહી અથવા ગેસનો વેગ કુદરતી રીતે ઘટશે કારણ કે તે દિવાલની નજીક અને કેન્દ્રથી વધુ દૂર જશે. તેથી પ્રતિક્રિયાકારકો એલ. એફ. આર. માં કેન્દ્રથી બાજુ સુધી રહેવાનો સમય વધારે છે. ધીમે ધીમે વધતો રહેઠાણનો સમય સંશોધકોને જુદા જુદા સમયે પ્રતિક્રિયાની સ્પષ્ટ રૂપરેખા આપે છે. આ ઉપરાંત, એલ. એફ. આર. માં પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વેગ, રચના અને તાપમાનમાં રેડિયલ ઢાળ નોંધપાત્ર છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, અન્ય રિએક્ટરમાં જ્યાં લેમિનારનો પ્રવાહ નોંધપાત્ર નથી, ઉદાહરણ તરીકે, પ્લગ ફ્લો રિએક્ટરમાં, પદાર્થનો વેગ એક ક્રોસ સેક્શન પર સમાન હોવાનું માનવામાં આવે છે કારણ કે પ્રવાહ મોટે ભાગે તોફાની હોય છે. લેમિનાર ફ્લો રિએક્ટરમાં, સમાન ક્રોસ સેક્શન પરના વિવિધ બિંદુઓ પર વેગ નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોય છે. તેથી એલ. એફ. આર. સાથે કામ કરતી વખતે સમગ્ર રિએક્ટરમાં વેગના તફાવતોને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. છેલ્લા દાયકાઓમાં એલ. એફ. આર. ના મોડેલિંગ અને એલ. એફ. આર. ની અંદર પદાર્થોની રચનાને લગતા વિવિધ સંશોધનો કરવામાં આવ્યા છે. દાખલા તરીકે, એલ. એફ. આર. માં સિંગલ-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબની રચનાની તપાસ કરવામાં આવી હતી. અન્ય એક ઉદાહરણ તરીકે, લેમિનાર ફ્લો રિએક્ટરમાં મિથેનમાંથી ઉચ્ચ હાઇડ્રોકાર્બનમાં રૂપાંતરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. આ પણ જુઓ કેમિકલ રિએક્ટર લેમિનાર ફ્લો પ્લગ ફ્લો રિએક્ટર મોડેલ ટર્બ્યુલેન્સ લેમિનાર વિ. ટર્બ્યુલન્ટ ફ્લો સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ https://www.youtube.com/watch?v=VOemsoVSPWI કેમિકલ રિએક્ટર