Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vận chuyển khối lượng và phản ứng trong viên xúc tác
Tóm tắt
Khi các phản ứng hóa học dị thể xảy ra trong các xúc tác xốp, quá trình vận chuyển khối lượng có thể xảy ra thông qua khuếch tán thể tích, khuếch tán Knudsen và vận chuyển đối lưu. Các nghiên cứu trước đây về những hiện tượng này chủ yếu dựa trên mô hình 'khí bụi' của Maxwell với vận chuyển đối lưu hoặc 'chảy Darcy' được thêm vào vận chuyển khuếch tán. Điều này được thực hiện nhằm thỏa mãn một trong những điều kiện giới hạn gặp phải trong nghiên cứu dòng chảy trong môi trường xốp. Một cách tiếp cận cơ bản hơn bao gồm việc sử dụng phương pháp trung bình thể tích và dạng tổng quát của phương trình động lượng loài. Đối với một hệ thống N thành phần, điều này dẫn đến N quan hệ dòng chảy độc lập được sử dụng kết hợp với các phương trình liên tục loài trung bình thể tích.
Từ khóa
#vận chuyển khối lượng #phản ứng hóa học #xúc tác xốp #khuếch tán thể tích #khuếch tán Knudsen #vận chuyển đối lưu #phương trình động lượng #phương trình liên tục.Tài liệu tham khảo
Anderson, T. B. and Jackson, R., 1967, A fluid mechanical description of fluidized beds, Ind. Engr. Chem. Fundamental 6, 527–538.
Aris, R., 1962, Vectors, Tensors, and the Basic Equations of Fluid Mechanics, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
Aris, R., 1975, The Mathematical Theory of Diffusion and Reaction in Permeable Catalysts, Vol. 1. The Theory of the Steady State, Vol. 2 Questions of Uniqueness, Stability, and Transient Behavior, Clarendon Press, Oxford.
Batchelor, G. K., 1967, An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press.
Carbonell, R. G. and Whitaker, S., 1984, Heat and mass transfer in porous media, J. Bear and M. Y. Corapcioglu (eds.), Fundamentals of Transport in Porous Media, Martinus Nijhoff, Dordrecht, pp. 123–198.
Chapman, S. and Cowling, T. G., 1970, The Mathematical Theory of Nonuniform Gases, Cambridge University Press.
Darcy, H. P. G., 1856, Les fontanes publiques de la villa de Dijon, Victor Dalmont, Paris.
Graham, T., 1833, On the law of diffusion of gases, Phil. Mag. 2, 175, 269, 351.
Gray, W. G., 1975, A derivation of the equations for multiphase transport, Chem. Engng. Sci. 30, 229–233.
Greenkorn, R. A., 1983, Flow Phenomena in Porous Media, Marcel Dekker, New York.
Howes, F. A. and Whitaker, S., 1985, The spatial averaging theorem revisited, Chem. Engng. Sci. 40, 1387–1392.
Jackson, R., 1977, Transport in Porous Catalysts, Elsevier, New York.
Kennard, E. H., 1938, Kinetic Theory of Gases, McGraw-Hill, New York.
Kramers, H. A. and Kistemaker, J., 1943, On the slip of a diffusing gas mixture along a wall, Physica 10, 699–708.
Marle, C. 1967 Ecoulements monophasique en milieu poreux, Revue Inst. Français du Pétrole 22, 1471–1509.
Mason, E. A. and Malinanskas, A. P., 1983, Gas Transport in Porous Media: The Dusty-Gas Model, Elsevier, New York.
Maxwell, J. C., 1860, On the process of diffusion of two or more kinds of moving particles among one another, Phil. Mag. 20, 21–38.
Maxwell, J. C., 1867, On the dynamical theory of gases, Phil. Trans. Roy. Soc. 157, 49–101.
Maxwell, J. C., 1879, On stresses in rarefied gases arising from inequalities of temperature, Phil. Trans. Roy. Soc. 170, 231–262.
Mee, A. J., 1964, Physical Chemistry, Aldine, Chicago.
Ochoa, J. A., Stroeve, P., and Whitaker, S., 1986, Diffusion and reaction in cellular media, Chem. Engng. Sci. 41, 2999–3013.
Pollard, W. G. and Present, R. D., 1948, On gaseous self-diffusion in long capillary tubes, Physical Rev. 73, 762–774.
Ryan, D., Carbonell, R. G., and Whitaker, S., 1980, Effective diffusivities for catalyst pellets under reactive conditions, Chem. Engng. Sci. 35, 10–16.
Ryan, D., Carbonell, R. G., and Whitaker, S., 1981, A theory of diffusion and reaction in porous media, AIChE Symposium Series, #202, Vol. 71, pp. 46–62.
Satterfield, C. M., 1970, Mass Transfer in Heterogeneous Catalysis, MIT Press, Cambridge, Mass.
Slattery, J. C., 1967, Flow of viscoelastic fluids through porous media, AIChE J. 13, 1066–1071.
Slattery, J. C., 1981, Momentum, Energy and Mass Transfer in Continua, R. E. Krieger, Melbourne, Florida.
Truesdell, C., 1968, Essays in the History of Mechanics, Springer-Verlag, New York.
Truesdell, C. and Toupin, R., 1960, The classical field theories, in Handbuch der Physik, Vol. III, Springer-Verlag, New York.
Whitaker, S., 1967, Diffusion and dispersion in porous media, AIChE J. 13, 420–427.
Whitaker, S., 1981, Heat and mass transfer in granular porous media, in A. S. Mujumdar (ed.), Advances in Drying, Vol. 1, Hemisphere Pub. Corp., New York, pp. 23–61.
Whitaker, S., 1981, Introduction to Fluid Mechanics, R. E. Krieger, Melbourne, Florida.
Whitaker, S., 1982, Fundamental Principles of Heat Transfer, R. E. Krieger, Melbourne, Florida.
Whitaker, S., 1986a, Transient diffusion, reaction and adsorption in porous catalysts: the reaction controlled, quasi-steady catalytic surface, Chem. Engng. Sci. 41, 3015–3022.
Whitaker, S., 1986b, Flow in porous media I: a theoretical derivation of Darcy's law, Transport in Porous Media 1, 3–25.
Whitaker, S., 1986c, Flow in porous media III: deformable media, Transport in Porous Media 1, 127–154.
Whitaker, S., 1986d, Local thermal equilibrium: an application to packed bed reactor design, Chem. Engng. Sci. 41, 2029–2039.
Whitaker, S., 1987a, Transport processes with heterogeneous reaction, in A. E. Cassano and S. Whitaker (eds.), Concepts and Design of Chemical Reacters, Gordon and Breach, New York.
Whitaker, S., 1987b, Darcy's Law with slip submitted to Chem. Engng. Sci.