Download Stoff- und Wärmeübertragung in der chemischen Kinetik by D.A. Frank-Kamenetzki, Juri Pawlowski PDF
By D.A. Frank-Kamenetzki, Juri Pawlowski
Einiges aus der chemischen Kinetik. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Reaktionsgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Einfache und zusammengesetzte Reaktionen ..................... three Reaktionsordnung und Aktivierungsenergie .... . . ... . . . . .. . ... . . .. three Autokatalyse und Zwischenprodukte der Reaktion ........., ... . . .. four I(ettenreaktionen ............................................. five Stationarer und nichtstationart'r Reaktionsablauf ................. five Heterogene Reaktiont'n ....................................... 7 Einiges uber die Theorit' dt'r Stoff-und der Warmeubertragung.... . .. eight Ahnlichkeit des Diffusions-und des Warmeubertragungsvorganges .. eight Warmeleitung und Diffusion im ruhenden Medium ................ eight Freie und erzwungene Konvektion ................, . .. . .. .... . . .. nine Laminares und turbulentes Fliessen ............................. 10 Transportkoeffizientt'n ........................................ 10 Koeffizient des turbult'nten Austausches ......................... eleven Warmeubergangszahl ... ... .. . .... ... .. .... . . . .... . . .. .. ... . . .. 12 Stoffubt'rgangszahl .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . thirteen . . . . . . . . . . . . . Ahnlichkeitstheorie ........................................... thirteen Grenzschicht ...., . .. .. .. . . .. .... . . .. . ..... .. ...... .. ...... . .. 17 Die Probleme der Aussen-und der Innenstromung . . . . . . . . . . . . 18 . . . . Widerstandszahl und die Analogie von REYNOLDS ... . . . . .. . ... . . .. 19 Beziehungen zwischen den Kennzahlen .......................... 21 LangsaIl, stromung einer Platte ........ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 . . . . . . . Konwktion im Schuttgut .........., ... .. ... . . ... . . . . ...... . . .. 26 Duferentialgleichungen der Warmeleitung und der Dufusion. . . . . . . . 27 . examine der Differentialgleichungen mit Hilfe der Ahnlichkeitstheorie 28 Schrifttum .................................................... 31 n. Dift'usionskinetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 . . . . . . . . . . . . . . Gleichmassig zugangliche Reaktionsflachen ......................... 33 Reaktionen erster Ordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 . . . . . . . . . . . Das reaktionskinetisehe Gebiet und das Dufusionsgebiet .... . . . . . . 35 . Einige Beispiele des Reaktionsablaufes im Dufusionsgebiet .. . . . . . . . . 37 . Yerbrennung der Kohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 . . . . . . . . . . . . Reaktionen gebrorhener Ordnung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . forty two . . . . . . . . Kinetik des Losevorganges ..................................... forty six Heterogener Abbruch der Kettenreaktion ........................ forty nine Reaktionen an den "'anden eines geschlossenen Gefasses ........... fifty one Inhaltsverzeichnis XI Diffusionskinetik polymolekularer Reaktionen ...................... fifty six Reaktionsverlauf bei mehreren diffundierenden Stoffen ............ fifty six Gleichgewichtsreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . fifty nine . . . . . . . . . . Parallel-und Folgereaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . sixty one . . . . . . . . Autokatalytische Reaktionen ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . sixty four . . . . . . Gleichmassig zugangliche Flachen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . sixty five . . . . . . . . Porose Korper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sixty six . . . . . . . . . . . . . . . Diffusion durch eine Membran ................................... seventy four Diffusion durch Poren ........................................... seventy six Bildung eines festen Schutzfilmes ................................. seventy seven Mikroheterogene Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . seventy eight . . . . . . . . . . . . Schrifttum ........... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . eighty three . . . . . . . . . . . . . m. Einfluss des Stephan.Stromes ..................................... eighty four Die Methode von MAxwELL-STEPHAN ............................. 89 Kondensation von Dampfen aus einem Gasgemisch ................. ninety two Schrifttum ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ninety three . . . . . . . . . . . . . . . ."
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Bei den Gleichgewichtsreaktionen kommen noch die etwaigen Unterschiede in den Gleichgewichtsbedingungen hinzu). ~fit dem Diffusionsgebiet haben wir immer dann zu tun, wenn sich die Bedingungen für eine günstige Entwicklung der chemischen Kinetik Einige Beispiele des Reaktionsablaufes im Diffusionsgebiet 37 mit unzureichenden Voraussetzungen für die Stoffübertragung paaren, so beispielsweise bei hohen Temperaturen und Drucken und geringen Geschwindigkeiten der Gasströmung. Dagegen liegt im allgemeinen bei tiefen Temperaturen, geringen Drucken und intensiver Gasströmung das kinetische Reaktionsgebiet vor.
Zum Beispiel für I' = 0,4; m = 2/3 ist I' = 0,688) (rI, 12) ausgewertet und erhielten auf diese Weise das zusätzliche Material zur Beurteilung der tatsächlichen Reaktionsordnung des Verbrenn ungsprozesses. Das Ergebnis dieser Auswertung ist in Abb. 13 dargestellt. Als Abszisse ist hier 19,u und als Ordinate die dazugehörigen Werte 1; für vier verschiedene Werte der Reaktionsordnung m aufgetragen. Die Kurve für m = 1 entspricht der Formel (rI, 4). Die Kreise geben die ausgewerteten Meßergebnisse von PARKER und HOTTEL wieder.
Der erste eg ist durch die exakte analytische Lösung der Differentialgleichung der Diffusion gegeben. Die entsprechenden Randbedingungen sind dabei durch die Reaktionskinetik an den Grenzflächen bestimmt und liegen im allgemeinen in der Form . gradC = k· Cn vor, wobei die Reaktionskinetik entsprechend der Beziehung (1,1) vorausgesetzt wird. Diese Methode wurde nur bei einigen speziellen Problemen von P ANETH und HERZFELD [1], DAMKöHLER [2], PREDWODITELEW [3], LEWITSCH[4] und SEMENOW [31] angewandt.