CSTR設計

適用範囲と注意事項

定常運転・等温・定密度（体積流量一定）の理想的な完全混合槽で、反応速度 $-r_A=kC_A^{\,n}$（$n$ = 0, 1, 2）を出口濃度で評価して容積を求める計算です。

• 使える条件：液相反応など、反応で体積流量がほぼ変わらず、撹拌によって槽内の濃度と温度を均一とみなせる場合。入口体積流量 $q_0$ と出口体積流量が等しいことが前提です。
• 使えない／外れやすい条件：撹拌が不十分で槽内に濃度分布やデッドゾーン、短絡流がある場合は、出口濃度で全体の速度を代表させる仮定が崩れ、必要容積が計算値からずれます。気相で総モル数が変わる反応や、可逆反応で平衡転化率に近い転化率も対象外です。
• PFRとの比較：正の次数（1次・2次）では、同じ転化率に対して CSTR は出口の低い濃度で全体が反応するため、PFR より大きい容積が必要です。0次反応では速度が濃度に依存しないので、両者の容積は等しくなります。
• 高転化率での感度：1次反応では $\tau=X/\{k(1-X)\}$ となり、転化率が100%に近づくと容積が急増します。目標転化率を上げる前に、容積の増え方を確認してください。
• 結果の読み方：定常状態の値で、起動・停止・負荷変動中の過渡は含まれません。入力の $k$ は、槽の運転温度での値を使います。