达姆科勒数

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达姆科勒数是化学工程中使用的无量纲数,用于将化学反应时间尺度(反应速率)与系统中发生的传输现象速率相关联。 在其最常用的形式中,达姆科勒数将反应时间尺度与对流时间尺度、体积流量、通过连续(活塞流或搅拌罐)或半间歇化学过程的反应器联系起来: Da=反应速率对流传质速率 在包含相间传质的反应系统中,第二达姆科勒数定义为化学反应速率与传质速率之比 DaII=反应速率扩散传质速率 它也被定义为特征流体和化…

达姆科勒数

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达姆科勒数化学工程中使用的无量纲数,用于将化学反应时间尺度(反应速率)与系统中发生的传输现象速率相关联。

在其最常用的形式中,达姆科勒数将反应时间尺度与对流时间尺度、体积流量、通过连续(活塞流或搅拌罐)或半间歇化学过程反应器联系起来:

D a = 反应速率对流传质速率

在包含相间传质的反应系统中,第二达姆科勒数定义为化学反应速率与传质速率之比

D a I I = 反应速率扩散传质速率

它也被定义为特征流体和化学时间尺度的比率:

D a = 流动时间尺度化学时间尺度

由于反应时间尺度由反应速率决定,因此 Damköhler 数的确切公式根据速率定律方程而变化。 对于遵循 n 阶幂律动力学的一般化学反应 A → B,对流系统的 Damköhler 数定义为:

D a = k C 0 n − 1 τ

Da 的值提供了可以实现的转化程度的快速估计。 根据经验,当 Da 小于 0.1 时,转化率低于 10%,而当 Da 大于 10 时,预期转化率超过 90%。

单种分解推导

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从一些物种 A {dISPlaystyle A} 的一般摩尔平衡,假设 CSTR 稳态和完美混合,

假设体积流量恒定 v 0,这是液体反应器或气相反应没有净生成摩尔的情况,

( C A − C A 0 ) v 0 = r A V

其中,时空定义为反应器体积与体积流速之比。 这是一段流体通过反应器所需的时间。 对于分解反应,反应速率与 A 的浓度幂成正比。 此外,对于单个反应,转化可以根据限制反应物来定义,对于简单的分解,即物种 A达姆科勒数

可以看出,随着 Damköhler 数的增加,另一项必须减少。 可以求解随后的多项式并找到经验法则达姆科勒数的转换。 或者,可以绘制表达式并查看它们与反 Damköhler 数给出的线相交的位置,以查看转换的解决方案。

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