Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды. Бочкарев В.В. - 128 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

128
вается реакция хотя бы в небольшой приповерхностной части пор. Во
внутридиффузионной кинетике предполагается, что на внешней по-
верхности катализатора устанавливается кинетическая область катализа,
а следовательно, концентрации реагентов у внешней поверхности и в
устье пор равны концентрациям в объеме. Под влиянием разности кон-
центраций в устье и в порах реагенты проникают в поры, взаимодейст-
вуют там и продукты выходят из пор в объем реакционной массы
Массоперенос внутри узких каналов (пор) имеет ряд особенностей
по сравнению с молекулярной диффузией, описываемой законами Фика,
и может протекать с разными скоростями в зависимости от природы
диффундирующего вещества, свойств твердого пористого тела, стехио-
метрии и энергетики химической реакции
Передвижение вещества в порах, которое принято называть «тече-
нием», протекает по разному, прежде всего в силу различного соотно-
шения между длиной свободного пробега молекул λ и диаметром поры
d. В очень узких порах, когда λ>d, велика вероятность удара молекул о
стенки поры, при этом оказывается, что коэффициент диффузии про-
порционален диаметру (радиусу) поры (так называемое кнудсеновское
течение). В достаточно широких порах, когда d>λ, перенос вещества
практически не зависит от ударов молекул о стенки и описывается из-
вестными законами Фика для молекулярной диффузии (так называемое
объемное течение) Напомним, что в таком случае коэффициент диффу-
зии пропорционален длине свободного пробега молекул λ.
В реальном образце катализатора, имеющем определенное распре-
деление пор по диаметрам, в зависимости от протекающей реакции ус-
танавливается усредненное течение вещества в порах, которое можно
охарактеризовать эффективным коэффициентом диффузии D*, в боль-
шей или меньшей степени зависящим от указанных выше факторов.
Очевидно, однако, что при использовании носителей с очень малым
средним диаметром пор (например, оксида алюминия) эффективный ко-
эффициент диффузии в заметной степени зависит от радиуса пор, тогда
как для других носителей более выражено влияние иных факторов.
Диффузия вещества А внутрь поры вызывается разностью концен-
траций в устье и внутри поры и описывается, как показано выше, урав-
нением, аналогичным закону Фика с эффективным коэффициентом
диффузии:
r
D
= –D*·dC
A
/dx, (4.32)
где r
D
– скорость диффузии на единицу площади сечения поры; х – рас-
стояние от устья поры. Химическое превращение вещества А в поре
происходит вследствие каталитических свойств ее внутренней поверх-
ности и протекает тем быстрее, чем выше концентрация С
А
у поверхно-
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

Страницы