Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 5

Авербух с сотрудниками [394] получил удовлетворительное совпадение экспериментальных данных с вычисленными по уравнению (151) для процесса окисления Сr2O3 в хромитовых шихтах при температурах 900 и 1000° С.

Наконец, Чишмару [395, 396], подробно изучавший взаимодействия в системе CaS04 — SiO2 при высоких температурах, нашел, что уравнение (151) наиболее точно выражает кинетику этих взаимодействий.

В работах [347, 390, 393, 395] экспериментально установлен линейный характер зависимости 1(G) от продолжительности т процесса в течение весьма длительного времени, на протяжении которого скорость процесса лимитируется внутренней диффузией, и показана недостаточность уравнения (152) для описания кинетики диффузионных процессов в порошкообразных кристаллических смесях. Во всех этих работах уравнение (152), полученное преобразованием формулы (93) Яндера, в соответствии с приведенными выше теоретическими соображениями оказалось справедливым лишь при весьма малых степенях превращения «покрываемого» реагента.

Интересно, разумеется, описать диффузионную кинетику реакций в твердых телах обобщенным выражением, справедливым для частиц любой формы. При этом можно исходить из следующего рассуждения [395].

Пусть частицы реагента В, образующего при взаимодействии с реагентом А продукт АВ, имеют соответственно в начальный момент и по истечении некоторого времени с начала реакций объем V1 и V, массу V1p и Vp и площадь поверхности Fx и F.

Если за время dτ реакция прошла по толщине dx зерна В, соответствующей массе dVp, то

или

Отсюда

и

Степень превращения реагента В в долях единицы может быть выражена как

Дифференцируя уравнение (155), получаем

Умножая правую часть этого уравнения на

получаем

где—начальная удельная поверхность частицы и —ее относительная поверхность (зависящая от характера и относительной толщины слоя продукта АВ и изменяющаяся в процессе реакции)

являются факторами формы зерен, а выражает скорость утолщения продукта АВ.

является функцией степени превращения реагента В:

 

Другие части:

Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 1

Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 2

Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 3

Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 4

Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 5

Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 6

Процессы лимитируемые скоростью диффузии (диффузионная область) . Часть 7

 

 

Содержание