题目
由直径8mm的多孔球形固体催化剂组成的平推流等温床中进行一级不可逆恒容反应,以颗粒体积为基准的反应速率常数kv=6s-1,有效扩散系数Deff=3×10-2cm2/s,则内扩散有效因子为( )。A. 1B. 0.44C. 0.56D. 0.78
由直径8mm的多孔球形固体催化剂组成的平推流等温床中进行一级不可逆恒容反应,以颗粒体积为基准的反应速率常数kv=6s-1,有效扩散系数Deff=3×10-2cm2/s,则内扩散有效因子为( )。
A. 1
B. 0.44
C. 0.56
D. 0.78
题目解答
答案
B. 0.44
解析
本题考查的是内扩散有效因子的计算,解题思路是先根据已知条件计算出西勒模数,再根据西勒模数判断使用合适的公式来计算内扩散有效因子。
- 计算西勒模数$\phi$:
- 西勒模数$\phi$的计算公式为$\phi = R\sqrt{\frac{k_{v}}{D_{eff}}}$,其中$R$为催化剂颗粒半径,$k_{v}$为以颗粒体积为基准的反应速率常数,$D_{eff}$为有效扩散系数。
- 已知催化剂直径$d = 8mm = 0.8cm$,则半径$R=\frac{d}{2}=\frac{0.8}{2} = 0.4cm$,$k_{v}=6s^{-1}$,$D_{eff}=3\times10^{-2}cm^{2}/s$。
- 将上述值代入西勒模数公式可得:
$\phi = 0.4\sqrt{\frac{6}{3\times10^{-2}}}=0.4\sqrt{200}=0.4\times10\sqrt{2}\approx5.66$
- 计算内扩散有效因子$\eta$:
- 对于一级不可逆反应,当$\phi\gt3$时,内扩散有效因子$\eta$可近似用公式$\eta=\frac{1}{\phi}$计算。
- 因为$\phi\approx5.66\gt3$,所以$\eta=\frac{1}{\phi}=\frac{1}{5.66}\approx0.44$