Новое в теории химической технологии и технологических расчетах химических реакторов - страница 2

Вывод уравнения конвективно-диффузионного массобмена подробно показан в известной учебной монографии Касаткина по процессам и аппаратам [5]. Для вывода уравнения в потоке среды выделяется кубический элемент, для которого записываются уравнения неразрывности потока.

При выводе уравнения конвективно-диффузионного массобмена, используется физическая модель, в которой кубический элемент неподвижный, а поток является подвижным (то есть проходящим через куб). Эта особенность физической картины, на которой построен вывод уравнений, является ключевой.

В выделенном неподвижном кубическом элементе пространства реактора изменение концентрации вещества (степень превращения) за счет скорости химического процесса, будет постоянной. Так как этот элемент является неподвижным.

В самом подвижном элементарном объеме потока концентрация меняется по времени, одновременно за это время элементарный объем в результате переноса проходит определенный путь внутри реактора по траектории. Через переменную времени можно связать для подвижного объема изменение степени превращения и длины реактора.

Сделаем важный вывод: изменение концентрации за счет химической реакции от длины реактора справедливо только при рассмотрении движущегося элементарного объема, то есть внутри него.

А вот для неподвижного кубического элемента пространства реактора, через которое протекает поток, справедливым будет утверждение о том, что изменение концентрации не происходит (равно нулю).

В физической картине вывода уравнений конвективного и диффузионного массобмена используется второй подход, в котором в пространстве выделяется неподвижный кубик, но не рассматривается подвижный элемент внутри потока (т.е. движущейся с потоком).