扩散过程对气固反应影响的模型研究

将固体反应物视为由一系列分配特征的孔隙组成,同时考虑固体颗粒内外扩散、化学反应及产物层扩散过程,建立气固反应随机孔隙模型。微分方程组利用数值计算的方法求解,采用基于勒让德多项式的正交配置方法将扩散方程转化为代数方程,并用四阶龙格库塔方法积分得到转化率与反应时间关系。模拟了舍伍德数、体积比、毕沃模数和席勒模数发生变化时对反应转化率及反应速率的影响。结果表明,生成物固体摩尔体积大于反应物摩尔体积会导致反应物不能完全转化;增加产物层扩散阻力或颗粒内气体扩散阻力可以减弱孔隙闭合的影响,提高固体反应物的转化率,而在相同转化率条件下会使气固反应反应速率降低。