词条 | 反应相内传质和传热 |
释义 | fanyingxiang nei chuanzhi he chuanre 反应相内传质和传热(卷名:化工) internal mass and heat transfer 简称内部传递过程。多相反应过程中反应器传递过程之一,包括反应物自相界面向反应相内部(以下简称内部)进行的伴有化学反应的传递;反应产物自相内部向相界面的传递;以及由于反应热效应引起的相应的传热。传热方向与反应物传递方向的异同,视反应为放热或吸热而异。反应相外传质和传热为反应器中的另一传递过程。 内部传质的数学模型 如果反应相是颗粒状催化剂,则相界面为催化剂的外表面,反应主要在催化剂的内表面上进行。内部传质模型把组成催化剂内表面的纵横交错的微孔简化为均布在催化剂内部的圆柱形直孔,这些圆孔的直径和长度均相等,沿着直孔发生扩散和反应的双重作用,反应物A的浓度从外表面处的C岟沿催化剂的纵深而降低。这一简化的物理模型,等效于反应物在一个无微孔的反应相内同时进行扩散和反应。与此类似,液滴为分散相的内部传质也可简化为同样的物理模型。依此模型,在一半径为R0的球形的反应相微元内,任意半径R处反应物A的浓度CA和界面浓度C岟有如下关系: ![]() 式中: ![]() 蒂利模数为一无因次数群,反映了极限的反应速率(CA=C岟为CA的上限,此时反应速率最高)与极限内部传质速率(内部CA=0,为不可逆反应时CA的下限,此时传质速率最高)之比。以界面浓度C岟为基准,则表观反应速率-rA为: ![]() 内部效率因子与蒂利模数的关系 1934年,美国E.W.蒂利研究证明在反应相等温条件下,ηi 恒小于或等于1(见图)。 ![]() 内部传热 如果反应放热,则内部温度高于界面温度,对伴有串联副反应或平行副反应的反应来说,当主反应活化能高于副反应活化能时,内部温升有利于选择性。对多数气固相反应过程,传质阻力常集中于内部,传热阻力则常集中在外部;对液固相反应过程,情形正好相反。 |
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