Laminar flow reactor
लैमिनार फ्लो रिएक्टर (एल. एफ. आर.) एक प्रकार का रासायनिक रिएक्टर है जो प्रतिक्रिया दर और/या प्रतिक्रिया वितरण को नियंत्रित करने के लिए लैमिनार प्रवाह का उपयोग करता है। एल. एफ. आर. आम तौर पर स्थिर व्यास वाली एक लंबी नली होती है जिसे स्थिर तापमान पर रखा जाता है। रिएक्टेंट्स को एक छोर पर इंजेक्ट किया जाता है और उत्पादों को एकत्र किया जाता है और दूसरे छोर पर निगरानी की जाती है। लैमिनार प्रवाह रिएक्टरों का उपयोग अक्सर एक पृथक प्राथमिक प्रतिक्रिया या बहु-चरणीय प्रतिक्रिया तंत्र का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। अवलोकन लैमिनार प्रवाह रिएक्टर विभिन्न शोध उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए लैमिनार प्रवाह की विशेषताओं को नियोजित करते हैं। उदाहरण के लिए, एल. एफ. आर. का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं में द्रव गतिकी का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है, या उनका उपयोग कार्बन नैनोट्यूब जैसी विशेष रासायनिक संरचनाओं को उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। एल. एफ. आर. की एक विशेषता यह है कि रिएक्टर में रसायनों के रहने का समय (समय अंतराल जिसके दौरान रसायन रिएक्टर में रहते हैं) या तो रिएक्टेंट इनपुट बिंदु और जिस बिंदु पर उत्पाद/नमूना लिया जाता है, उसके बीच की दूरी को बदलकर या गैस/तरल पदार्थ के वेग को समायोजित करके बदला जा सकता है। इसलिए एक लैमिनार प्रवाह रिएक्टर का लाभ यह है कि प्रतिक्रिया को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों को आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है और एक प्रयोग के दौरान समायोजित किया जा सकता है। एल. एफ. आर. में अभिकारकों का विश्लेषण करने के साधन प्रतिक्रिया का विश्लेषण करने के साधनों में एक जांच का उपयोग करना शामिल है जो रिएक्टर में प्रवेश करता है; या अधिक सटीक रूप से, कभी-कभी कोई गैर-घुसपैठ ऑप्टिकल विधियों का उपयोग कर सकता है (जैसे। रिएक्टर में प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए सामग्री की पहचान और विश्लेषण करने के लिए स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करें। इसके अलावा, रिएक्टर के अंत में गैस/तरल पदार्थ का पूरा नमूना लेना और डेटा एकत्र करना भी उपयोगी हो सकता है। ऊपर वर्णित विधियों का उपयोग करते हुए, विभिन्न डेटा जैसे एकाग्रता, प्रवाह वेग आदि। इसकी निगरानी और विश्लेषण किया जा सकता है। एल. एफ. आर. तरल पदार्थ या नियंत्रित वेग वाली गैसों में प्रवाह वेग लैमिनार प्रवाह के रूप में एक लैमिनार प्रवाह रिएक्टर से होकर गुजरता है। अर्थात्, तरल पदार्थ या गैसों की धाराएँ कार्ड की तरह एक दूसरे के ऊपर से खिसक जाती हैं। समान चिपचिपाहट ("मोटाई" या "चिपचिपाहट") लेकिन अलग-अलग वेग वाले तरल पदार्थों का विश्लेषण करते समय, तरल पदार्थों को आम तौर पर दो प्रकार के प्रवाहों में वर्गीकृत किया जाता हैः लैमिनार प्रवाह और अशांत प्रवाह। अशांत प्रवाह की तुलना में, लैमिनार प्रवाह का वेग कम होता है और आम तौर पर कम रेनॉल्ड्स संख्या पर होता है। दूसरी ओर, अशांत प्रवाह अनियमित होता है और उच्च गति से यात्रा करता है। इसलिए एक क्रॉस सेक्शन पर एक अशांत प्रवाह के प्रवाह वेग को अक्सर स्थिर या "सपाट" माना जाता है। लैमिनार प्रवाह का "गैर-समतल" प्रवाह वेग एल. एफ. आर. के तंत्र को समझाने में मदद करता है। एल. एफ. आर. में चलने वाले तरल पदार्थ/गैस के लिए, पाइप के केंद्र के पास का वेग पाइप की दीवार के पास के तरल पदार्थ से अधिक होता है। इस प्रकार, अभिकारकों का वेग वितरण केंद्र से दीवार तक कम हो जाता है। निवास समय वितरण (आर. टी. डी.) पाइप के केंद्र के पास का वेग पाइप की दीवार के पास के तरल पदार्थ से अधिक होता है। इस प्रकार, अभिकारकों का वेग वितरण केंद्र में अधिक और पक्ष में कम होता है। इनलेट से स्थिर वेग से एल. एफ. आर. के माध्यम से तरल पदार्थ को पंप किए जाने पर विचार करें, और आउटलेट पर तरल पदार्थ की सांद्रता की निगरानी की जाती है। निवास समय वितरण का ग्राफ सकारात्मक अवतलता के साथ एक नकारात्मक ढलान की तरह दिखना चाहिए। और ग्राफ को फलन द्वारा मॉडल किया जाता हैः E (t) = 0 यदि t, τ/2 से छोटा है; E (t) = τ2/2t3 यदि t, τ/2 से बड़ा या बराबर है। ध्यान दें कि ग्राफ में शुरू में शून्य का ई (टी) मान है, यह केवल इसलिए है क्योंकि पदार्थ को रिएक्टर के माध्यम से यात्रा करने में कुछ समय लगता है। जब सामग्री निकास तक पहुँचने लगती है, तो सांद्रता काफी बढ़ जाती है, और समय के साथ यह धीरे-धीरे कम होती जाती है। विशेषताएँ एल. एफ. आर. के अंदर के लैमिनार प्रवाह में एक दूसरे को परेशान किए बिना समानांतर तरीके से बहने की अनूठी विशेषता होती है। तरल पदार्थ या गैस का वेग स्वाभाविक रूप से कम हो जाएगा क्योंकि यह दीवार के करीब और केंद्र से दूर हो जाता है। इसलिए अभिकारकों का एल. एफ. आर. में केंद्र से दूसरी ओर रहने का समय बढ़ रहा है। धीरे-धीरे बढ़ता निवास समय शोधकर्ताओं को अलग-अलग समय पर प्रतिक्रिया का एक स्पष्ट खाका देता है। इसके अलावा, एल. एफ. आर. में प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करते समय, वेग, संरचना और तापमान में रेडियल प्रवणता महत्वपूर्ण होती है। दूसरे शब्दों में, अन्य रिएक्टरों में जहां लैमिनार प्रवाह महत्वपूर्ण नहीं है, उदाहरण के लिए, एक प्लग प्रवाह रिएक्टर में, वस्तु का वेग एक क्रॉस सेक्शन पर समान माना जाता है क्योंकि प्रवाह ज्यादातर अशांत होते हैं। एक लैमिनार प्रवाह रिएक्टर में, एक ही क्रॉस सेक्शन पर विभिन्न बिंदुओं पर वेग काफी भिन्न होता है। इसलिए एल. एफ. आर. के साथ काम करते समय रिएक्टर में वेग के अंतर को ध्यान में रखने की आवश्यकता होती है। पिछले दशकों में एल. एफ. आर. के प्रतिरूपण और एल. एफ. आर. के भीतर पदार्थों की संरचना से संबंधित विभिन्न शोध किए गए हैं। उदाहरण के लिए, एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब के गठन की जांच एल. एफ. आर. में की गई थी। एक अन्य उदाहरण के रूप में, मीथेन से उच्च हाइड्रोकार्बन में रूपांतरण का अध्ययन लैमिनार प्रवाह रिएक्टर में किया गया है। रासायनिक रिएक्टर लैमिनार फ्लो प्लग फ्लो रिएक्टर मॉडल टर्बुलेन्स लैमिनार बनाम अशांत प्रवाह संदर्भ बाहरी लिंक https://www.youtube.com/watch?v=VOemsoVSPWI रासायनिक रिएक्टर भी देखें।