非触媒気固系反応で用いられる種々の速度表現式の比較

概要

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次の四つの気固系反応速度式を取り上げ殻状モデルに従って速度解析を行った.I.G (Z) =Z/1+KZ II. G (Z) =Z/ (1+K√Z) 2 III. G (Z) =Z/ (1+KZ) 2 IV. G (Z) =Z (Z-Ze) /1+K1Z+K2Z2 ここにG (Z) は無次元反応速度, ZおよびZeは無次元気体濃度およびその平衡値, そしてK, K1, K2は定数である. その結果, 速度式1およびIIには大きい差異がなく, 単に速度解析という観点から言えば速度式IIを1で置き換えることが可能であることがわかった.また反応率時間曲線を議論する場合には速度定数に適当な値を選べば速度式1およびIIを1次速度式で近似的に扱えることもわかった.一方速度式IIIに関しては, 条件により擬定常状態が3点存在し反応界面における反応気体の濃度が急激に変化する場合のあることがわかった. また速度式IVの場合には他に比べ拡散抵抗の影響が大きく, 速度解析にあたっては注意を要することがわかった.
社団法人化学工学会の論文