Внутренняя масса передачи

При увеличении скорости потока скорость гетерогенного процесса определяется внутренней массой передачи. Примем что. такое допущение позволят нам рассматривать задачу как диффузию в полубесконечное тело. На поверхности тела устанавливается какая то концентрация. С₀. При этих условиях для определения кол-ва в-ва проникшего вглубь воспользуемся законом Фика. Концентрация в объеме будет функцией расстояния, коэффициента диффузии и времени. Отсюда кол-ва поглощенного в-ва определиться из уравнения:. Зависимость этого интеграла от времени может быть найдена из теории размерности. Выберем в качестве безразмерного комплекса С/С0. Величина его должна быть функцией безразмерного комплекса из величин x t D. Согласно пи-теореме такой комплекс получается след. образом:. (1) Для данных значений x t, величина есть какое то число. (2) В случае диффузии в тело ограниченного размера возникает новая величина имеющая размерность длины.

Рассмотрим кинетику гетерогенного процесса в которой перенос через границу фаз сопровождается химической реакцией. Концентрация вещества в объеме С₀. Реакция создает дополнительный источник и сток в-ва. Для простоты примем что уравнение имеет первый порядок, тогда уравнение материального баланса имеет следующий вид:. Протекание реакции будет приводить к расходованию вещества и замедлению роста концентрации. Через некоторое время решение рассматриваемого уравнения имеет вид:. (3) Это уравнение показывает на какую глубину проникает диффузия во вторую фазу при химической реакции. В качестве меры глубины используется расстояние L, на котором концентрация падает в е раз. Уравнение (3) позволяет найти выражение скорости, которая определяется величиной потока П через единицу поверхности. В точке х=0. при дифференцировании (3) получаем:. Подставляем это выражение в выражение потока и получаем: (4). Из этого уравнения может быть найдено энергия активации сложного процесса. Энергия активации процесса в целом должна быть равна полусумме. в большинстве случаев энергия активация хим. реакции значительно больше энергии диффузии, поэтому при сравнительно высоких температурах скорости хим.реакций намного больше скорости массы передач. И такие процессы определяются диффузией, как наиболее медленным процессом. При низких температурах наоборот. Отличительные особенности гетерогенных процессов протекающих в кинетической области: а) скорость реакции не зависит от величины зерен твердых реагентов; б) скорость не зависит от скорости газового потока; в) скорость реакции сравнительно быстро увеличивается с ростом температуры процесс часто носит автокаталитический характер (в начале процесса реакция идет с ничтожной скоростью [индукционный период]. Затем наступает период быстрого протекания реакции и после достижения некоторой максимальной скорости либо замедляется либо остается постоянной.).

рис. должен быть

Дата добавления: 2015-06-04