В рассматриваемой системе твердый реагент - кусковой или зернистый материал, омываемый потоком газа или жидкости (при построении модели процесса это различие не принципиально). Для целей исследования основных свойств процесса твердый реагент представим частицей шарообразной формы. Поверхность частицы - равнодоступная, т. е. перенос компонентов между потоком и частицей одинаков по всей поверхности частицы. Размеры твердой частицы в процессе могут меняться в результате горения, растворения и т. д.) или оставаться почти неизменными, если образуется твердый продукт, который “замещает” исходный твердый реагент. Полагаем, что температуры частицы и потока равны.[ ...]
Индексы “г” и “т” указывают, в какой фазе находится компонент.[ ...]
Примеры таких процессов - горение угля (С + С>2 = С02), газификация угля (С + Н20 = СО + Н2), растворение. В них происходит уменьшение размера твердого материала по мере протекания процесса вплоть до его исчезновения.[ ...]
Схема процесса представлена на рис. 2.22. Обтекающий частицу поток хорошо перемешан в объеме, так что концентрация компонента А в потоке (говорят: “в ядре потока”) постоянна и равна Со- У поверхности частицы образуется пограничный слой (на рисунке ограничен пунктиром). Через него компонент А проникает к поверхности частицы, где и происходит реакция. Газообразные продукты удаляются в поток обратным путем.[ ...]
Схему такого гетерогенного процесса, при котором твердый реагент, частица, уменьшается в размере, называют “сжимающаяся сфера ”.[ ...]
Подставляя (2.52) и (2.53) в (2.50), получим Р(О) — От) = кСп.[ ...]
Анализ гетерогенного процесса “сжимающаяся сфера”. Зависимости р(/Дк), хв(///к), И част Лк) представлены на рис. 2.23 в предположении постоянства коэффициента массообмена р в указанном процессе. В этом случае значение (на единицу поверхности) постоянно, и за каждый интервал времени “снимается” слой одной и той же толщины - р линейно уменьшается со временем (рис. 2.23, а). Но количество прореагировавшего твердого реагента пропорционально поверхности частицы, которая пропорциональна р2 и уменьшается со временем. Поэтому вначале хв будет увеличиваться быстро, а затем - медленнее (рис. 2.23, б). Скорость реагирования частицы И (част) будет уменьшаться во времени вместе с уменьшением частицы, уменьшением поверхности реагирования.[ ...]
Лимитирующие стадии и режимы процесса. Скорость отдельного процесса (реакции, массопереноса) определяется величиной его параметра (константы скорости, коэффициента массообмена) и движущей силы (концентрации для реакции, разности концентраций для массопереноса). Параметр процесса - характеристика его интенсивности. В многостадийном процессе возможны разные соотношения параметров его стадий (этапов). В рассматриваемом процессе наблюдаемая скорость реакции УН и соответственно Кн зависят от константы скорости реакции к и коэффициента массообмена р.[ ...]
Вернуться к оглавлению