Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды - 48 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

48
r
D
=β·(C-C
п
), (3.26)
где β=D/δ - коэффициент массопередачи; δ - толщина пограничного
диффузионного слоя; D—коэффициент диффузии; Си C
п
- концентрации в
потоке и у поверхности твердого тела.
При совместном влиянии внешней диффузии и химической кинетики
общее уравнение скорости может быть получено исходя из непрерывности
потока в стационарных условиях: на поверхности катализатора может
прореагировать только то количество вещества, которое будет к ней
подведено в результате массопередачи из потока, т. е. r
D
=r
S
. Для реакции
первого порядка А→В в области небольших заполнений поверхности
(область Генри) будем иметь
β(C-C
п
)=k·C
п
, (3.27)
откуда вычисляем экспериментально не определимую приповерхностную
концентрацию:
C
п
=β·C/(β+k)
Подставляя ее в уравнение скорости химической реакции, получим:
1
1/ 1/
S эф
k
r C C k C
k k
, (3.28)
где наблюдаемая константа скорости равна обратной величине суммы
химического и диффузионного сопротивлений:
1/k
эф
=1/k+1/β. (3.29)
Отсюда следует два частных случая.
1. β>>k, что ведет к k
п
=k и r=k·C. Таким образом, скорость процесса
определяется скоростью химической реакции на поверхности катализатора.
Процесс идет во внешнекинетической области, закономерности которой
рассмотрены выше. Для нее C
п
= β·С/ (β+k)=С.
2. k>>β, что дает k
эф
=β и r
S
=β·C
Итак, общая скорость процесса определяется массопередачей реагента
из потока к внешней поверхности катализатора. Это и есть
внешнедиффузионная область, для которой С
п
=β·С/(β+k)=0.
Когда взаимодействуют два реагента, уравнение обычно остается
верным, так как массопередача лимитируется подводом одного из них,
имеющего наименьший коэффициент диффузии или концентрацию.
Следовательно, наблюдаемый порядок химической реакции всегда остается
первым независимо от ее стехиометрии и молекулярности.
Теоретический расчет коэффициента массопередачи, зависящего от
гидродинамического состояния системы, возможен лишь для простейших
случаев. Поэтому на практике используют различные полуэмпирические
соотношения, полученные с помощью теории размерностей и теории
подобия.
Например, для описания массопередачи в неподвижном слое твердых
Nitro PDF Trial
www.nitropdf.com

Страницы