Residencetijd

Residencetijd is een begrip uit de proces-, milieuwetenschappen en hydrologie dat de tijd beschrijft die een deeltje of molecuul gemiddeld door een systeem doorbrengt, van instroom tot uitstroom. Het concept wordt gebruikt om te begrijpen hoe lang reacties, contaminatie of biologische processen in een systeem duren en hoe lang stoffen aanwezig blijven.

De meest gebruikte aanduiding is de gemiddelde residencetijd (mean residence time, MRT). Onder de aanname van een stationair en goed gemengd systeem is MRT vaak gelijk aan het volume van het systeem gedeeld door de volumestroom. In een continu gemengd reactor (CSTR) geldt bijvoorbeeld τ = V / Q. Voor systemen die niet volledig gemengd zijn of waarin de doorstroom langs de lengte van het systeem verloopt (zoals plug-flow-achtige reacties), is de residencetijddistributie (RTD) nodig. RTD beschrijft de waarschijnlijkheidsverdeling van aankomstijden van materialen in het systeem; de gemiddelde residencetijd komt overeen met een moment van deze verdeling.

Metingen van RTD worden doorgaans verkregen via tracerproeven: een korte dosis tracer wordt ingebracht en de concentratie van de tracer wordt achtereenvelend gemeten aan de uitgang. Uit de RTD kan de MRT afgeleid worden door integralen over de tijd van de verdeling. RTD laat ook toe om afwijkingen van eenvoudige modellen te identificeren en MRT te herleiden voor complexe systemen.

Toepassingen van residencetijd omvatten ontwerp en evaluatie van water- en afvalwaterbehandelingsinstallaties, reservoirs en aquatische systemen, en chemische reactors. Behalve de waarde zelf geeft residencetijd inzicht in de dynamiek van processen en helpt het bij het schatten van doorlooptijden, veiligheid en milieueffecten. Belangrijke beperkingen zijn onder meer aannames over menging, stationaire toestanden en constante volumina.