Чему равна концентрация целевого компонента на межфазной границе при массообмене с химической реакцией, протекающей в диффузионной области

В диффузионной области процесс массообмена лимитируется скоростью подвода целевого компонента в зону химической реакции и реализуется при больших скоростях химической реакции.

При протекании на межфазной границе химической реакции, в которой участвует целевой компонент, диф. уравнение массотдачи удобно представить в виде

при n = r ₀ (2.32)

где – плотность потока массы целевого компонента, подводимого к

межфазной поверхности за счет диффузионных процессов, кг/м²с

– плотность потока массы того же компонента, которая образуется

непосредственно на межфазной границе в результате химической

реакции

Плотность потока массы компонента, образующегося (или расходуемого) непосредственно на межфазной границе, в результате химической реакции, равна:

, (2.34)

где – константа скорости химической реакции

n – порядок реакции

В диффузионной области и в первом приближении можно считать, что равновесная концентрация целевого компонента на межфазной поверхности равна нулю:

= 0 при у = r ₀ (2.35)

3-18 Чему равна концентрация целевого компонента на межфазной границе при массообмене с химической реакцией, протекающей в кинетической области?

Процессы массообмена, сопровождаемые химической реакцией, могут протекать в различных режимах или областях: диффузионной, кинетической или промежуточной. Процесс, протекающий в кинетической области, лимитируется скоростью химической реакции и реализуется при малых скоростях химической реакции или больших скоростях подвода целевого компонента в зону химической реакции.

В кинетической области () можно считать, что концентрация целевого компонента на межфазной границе в первом приближении равна его концентрации в невозмущенном потоке:

при у = r ₀ (2.36)

3-27 Всегда ли выполняется условие прилипания на поверхноси твердой частицы, движущейся в двухфазном потоке?

Эффект прилипания используется при составлении граничных условий для движения реальной жидкости вдоль твердой поверхности. При омывании частицы идеальной жидкостью в условиях однозначности используется только условие непроницаемости.

3-28 Почему нормальная составляющая скорости, как сплошной фазы, так и дисперсной обращается в нуль на границе раздела фаз?

При движении пылегазового потока в трубе вектор скорости сплошной среды на внутренней поверхности трубы обращается в нуль:

при х = R ₀, (2.18)

где R ₀ – радиус трубы, м

При этом тангенциальная составляющая скорости потока обращается в нуль из-за условия прилипания потока к стенке, а нормальная составляющая – из-за условия непроницаемости стенки трубы.

Граничные условия на поверхности твердых частиц внутри потока зависят от системы координат, относительно которой рассматривается движение фаз.

Очень часто начало координат помещают в центр частицы и тогда система координат оказывается подвижной и в своем движении повторяет путь частички, в которую она помещена. При этом сама частичка относительно такой системы координат оказывается неподвижной, тангенциальная составляющая скорости потока на ее поверхности равна нулю согласно условию прилипания, а нормальная составляющая обращается в нуль согласно условию непроницаемости частицы.