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Tutorial MenueStoff- und WärmetransportLerneinheit 10 von 11

Innerer Stofftransport - Porendiffusion

Dimensionslose Größen

Durch Einführung der dimensionslosen Größen c A c A , S und z L

und des Thiele-Moduls

Φ = L 2 k S c A , S m r D eff c A , S

ergibt sich als Lösung für eine Reaktion 1. Ordnung:

c A c A , S = cosh [ Φ ( 1 z L ) ] cosh Φ

Herleitung

Die Grafik zeigt die Verteilung der Reaktantenkonzentration innerhalb einer Katalysatorpore in Abhängigkeit vom Thiele-Modul.

Abb.1

Es kann zwischen folgenden Fällen unterschieden werden:

lim Φ 0 c A c A,S = 1

Bei kleiner Reaktionsgeschwindigkeit und hoher Diffusionsgeschwindigkeit ist der Einfluss der Porendiffusionshemmung gering.

lim Φ c A c A,S =0

Die überwiegende Menge des Eduktes A reagiert bereits an der Porenöffnung ab. Der Einfluss der Porendiffusionshemmung ist groß.

Tab.1
Symbolliste
SymbolBeschreibungEinheit
ΦThiele-Modul
D eff Effektiver Diffusionskoeffizient der gasförmigen Komponente A in der Produktschicht m 2 s -1
k S Reaktionsgeschwindigkeitskonstante h -1
c A Konzentration der Komponente A in der Gasphasemol l -1
c A, S Konzentration der Komponente A in der Poremol l -1
LLänge der Porenm
zOrtskoordinatem
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