传质过程

化学反应工程 (Chemical Reaction Engineering)西南科技大学西南科技大学

传质过程

其中， kG为传质系数， am 为颗粒的比表面积（外表面）。定态时

1/

A G m AG AS

AG AS

G m

N k a C C

C C

k a

2

3

m m kmol

s kgcat m

A AN kmol

kgcat s

第二节流体与催化剂外表面间的传质与传热

ChapterⅥ 多相系统中的化学反应与传递模型


传热过程

其中， hs为传热系数， am 为颗粒比表面积，

下标 G 代表颗粒主体、 S 代表颗粒表面。注意 q 的

计算是以气相主体为基准的，当 q>0时，意味着

气相主体吸热达到定态时

其中，放热时 TS>TG；吸热时 TG>TS。

A rq H

1/S G

s m S Gs m

T Tq h a T T

h a

§6-2 流体与催化外表面间的传质与传热


一、传递系数近似处理（假设边界层厚度处处相等）　

其意义在于：，因为更容，易得到。此外还可以检验数据的正确性。　

2/3GD C

Kj S

G

2/33

rPHp

hj

GC



二、流体与颗料外表面间的浓度差和温度差

达到定态时，流体与颗粒间的传质与传热方程分别为：

A G m AG AS AN k a C C

s m S G A rq h a T T H



由此得到

对于很多气体

最后得到　

互成线性关系

2/3 2/3

r r

1

P PG p c G cD D

E s s p E

k C S k Sj j

j h h C j

2/3

rPr DS G AG AS

p c H

H jT T C C

C S j

rS G AG AS

p

HT T C C

C

二、流体与颗料外表面间的浓度差和温度差 §6-2 流体与催化外表面间的传质与传热


三、外扩散对多相催化反应的影响

为了说明外扩散对多相催化反应的

影响，引出外扩散有效因子 ηx ，其定义为

显然，颗粒外表面上的反应物浓度 CAS总是低于气相主体的浓度 CAS，因此，只要反应级数为

正， ηX≤1；反应级数为负时则恰相反， ηX≥1。

x 外扩散有影响时颗粒外表面出的反应速率

外扩散无影响时颗粒外表面出的反应速率


1. 单一反应


下面只讨论颗粒外表面与气相主体间不存在温度差且

粒内不存在内扩散阻力时的情况，即只考虑相间传质 , 而

不考虑相间传热和内扩散的影响。先讨论一级不可逆反应，

无外扩散影响时，反应速率为 kWCAG ，而有影响时则为

kWCAS ，故根据式（ 6.16）得外扩散有效因子：

W AS ASx

W AG AG

k C C

k C C (6-17)

三、外扩散对多相催化反应的影响§6-2 流体与催化外表面间的传质与传热


对于定态过过程，有

求解上式得到　

丹克莱尔数　 (6-20)

(6-19)

代入式（ 6.17）则得一级不可逆反应的外扩散有效因子

(6-18)

(6-21)

A A s m S G A rN q h a T T H

1

1xaD



丹克莱尔数表示化学反应速率与外扩散速率之比，当 KW

一定时，此值越小 kGam 越大，即外扩散影响越小。当 Da→0时，没有外扩散影响。对于一级不可逆反应，其丹克莱尔数　　　　　　　　

(6-22)

可导出不同反应级数时的值为

　 (6-23) 　


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