Макрокинетика Лекция 2. Макрокинетические области протекания реакций : 1. Кинетическая область. W диф >>W х.р. 2. Внешнедиффузионная область. W внеш.диф. - презентация

1 Макрокинетика Лекция 2

2 Макрокинетические области протекания реакций : 1. Кинетическая область. W диф >>W х.р. 2. Внешнедиффузионная область. W внеш.диф.

3 Внешнедиффузионная область Основы диффузионной кинетики Скорость химической реакции (реакция 1-го порядка): Скорость диффузии: где - коэффициент массоотдачи; С – концентрация вещества в ядре потока; С – концентрация на поверхности катализатора.

4 В стационарном режиме: Обозначим: тогда

5 Рассмотрим случаи, если 1. k>>, тогда W набл = C; внешнедиффузионная область (законы массопереноса) 2. k

6 Теория теплового режима химической реакции во внешнедиффузионной области Теория теплового режима химической реакции во внешнедиффузионной области Внешнедиффузионное торможение и разогрев внешней поверхности катализатора Количество тепла, выделяющееся на поверхности, определяется макроскопической скоростью реакции q ч.з. = H W х.р. ; q х.р = H k C (для экзотермической реакции 1-го порядка) Количество тепла, отводимое от поверхности, определяется условиями теплоотдачи q= (T-T) где q – теплоотвод; Т – температура в ядре потока; Т- температура на поверхности.

7 Стационарная температура поверхности – температура, которая устанавливается, когда скорость теплоприхода станет равной скорости теплоотвода, зависит от соотношения между скоростью реакции и интенсивностью теплоотдачи. В стационарном режиме: q х.р = q теплоот H k C= (T-T); H W х.р. = (T-T); (T-T) = H k C/ ; (T-T)= H W х.р. /

8 Качественная теория воспламенения и потухания Три стационарных тепловых режима: средний -неустойчивый, верхний - протекание реакции в диффузионной области, нижний – протекание реакции в кинетической области.

9 W набл. =k C/(k+ ); W=k C Тепловыделение: Н – тепловой эффект реакции; W (C, T ) – скорость реакции; C, T – поверхностные концентрации и температура. Теплоотвод: q 2 (T)= α(T –T) T–температура газового потока(в ядре потока) α– коэффициент теплоотдачи В стационарном режиме:

10 В стационарном режиме, если процесс протекает на внешней поверхности частицы:

11 Множественные стационарные режимы и гистерезис Стационарный режим неустойчив, если производная скорости тепловыделения по температуре поверхности больше производной скорости теплоотвода: