Stoffübergang
Äußerer Stofftransport - Stoffübergang
Ein weit verbreitetes Modell zur Beschreibung eines Stoffübergangs basiert auf der Filmtheorie. Dabei wird angenommen, dass sich an den Phasengrenzflächen Filme ausbilden, in denen das jeweilige Fluid parallel zur Phasengrenzfläche fließt. Der Stofftransport senkrecht dazu erfolgt allein durch molekulare Diffusion.
Wenn man davon ausgeht, dass die Stoffmenge, die durch die Gasgrenzschicht diffundiert, auch abreagiert, kann man für eine Reaktion 1. Ordnung folgende Gleichung aufstellen:
Für diesen Stoffübergang gibt es zwei Grenzfälle:
- Der Stoffübergang ist geschwindigkeitsbestimmend und
- Die chemische Reaktion ist geschwindigkeitsbestimmend und
Möchte man nun die Reaktionsgeschwindigkeit, bezogen auf die Oberfläche eines Katalysatorteilchens, berechnen, ergibt sich folgende effektive Reaktionsgeschwindigkeit:
Setzt man für den Ausdruck aus Gleichung (1) ein, ergibt sich:
oder weiter zusammengefasst:
- Tab.1
- Legende
Symbol | Beschreibung | Einheit |
---|---|---|
Konzentration der Komponente A | ||
Konzentration der Komponente A an der Feststoffoberfläche | ||
Stoffübergangskoeffizient für die Komponente A | ||
Reaktionsgeschwindigkeitskonstante 1. Ordnung | ||
Effektive Reaktionsgeschwindigkeit |