مدلسازی واکنش های گاز- جامد غیر کاتالیستی با تغییر ساختار در جامد

در واکنش های گاز- جامد غیر کاتالیستی ساختار جامد متخلخل با پیشرفت واکنش به سبب تفاوت حجم مولی جامد واکنش دهنده و محصول تغییر می کند. در این مقاله برای درنظر گرفتن تغییر ساختار، مدل قرص دانه ای اصلاح شده استفاده شده است که در آن فرض می شود شعاع ذرات به سبب تفاوت حجم مولی جامد واکنش دهنده و جامد محصول تغییر می کند. مدل سازی این واکنش ها به سبب همراه بودن همزمان واکنش، نفوذ، انتقال حرارت و تغییر ساختار بسیار پیچیده است و موازه جرم و انرژی آن منجر به دسته ای از معادلات غیرخطی کوپل شده می شود که حل تحلیلی نداشته و باید با روش های عددی حل شوند که تاکنون برای حالت غیرپایا حلی ارائه نشده است. در این مقاله حل در شرایط غیر همدما و غیرپایا و نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تجربی موجود مقایسه شد که خطایی کمتر از 4 درصد بین نتایج مشاهده شد، سپس اثر پارامترهای مدل بر پیشرفت واکنش مورد بررسی قرار گرفته شد. نشان داده شد که هر کدام از پارامترهای تخلخل اولیه نسبت مستقیم و شعاع اولیه قرص نسبت عکس با میزان تبدیل دارند. مشاهده شد که با پیشرفت واکنش شعاع ذرات افزایش یافته و در نتیجه تخلخل کاهش یافت. در این حالت به دلیل اینکه دانسیته محصول بیش از دانسیته جامد اولیه بود دانسیته ی کل قرص نیز افزایش یافت.

کلیدواژه ها:

واکنش های گاز ، جامد غیر کاتالیستی ، تغییر ساختار ، غیرپایا ، غیرهمدما ، قرص- دانه اصلاح شده