相间反应

多相模型的相间反应

对于欧拉多相 (EMP)、混合多相 (MMP)、流体体积方法 (VOF) 和壁面薄膜反应流体，用户自定义的反应率计算形式如下：

图 1. EQUATION_DISPLAY

ω_{i} = k_{i} Π {[X_{j}]}^{r_{j}} a_{c d}

(3587)

基于以下用户输入：

$X_{j}$ 为组分浓度， $a_{c d}$ 为相互作用面积密度，请参见相互作用面积密度。反应率的单位应为每单位表面积 [kmol/m²/s]。如果用户反应率的单位为每单位体积，则此表达式应除以 $InteractionAreaDensityPhaseInteraction1。

一般来说，相间反应按不同相之间交界面任一侧的组分的扩散率限制。

以气相 (g) 和液相 (l) 之间的相间反应为例：

图 2. EQUATION_DISPLAY

α^{(g)} + β^{(l)} \to ω^{(g)} + γ^{(l)}

(3588)

其中， $α^{(g)}$ 和 $β^{(l)}$ 分别为气相和液相中的反应物组分， $ω^{(g)}$ 和 $γ^{(l)}$ 分别为气相和液相中的产物组分。

方程 Eqn. (3588) 中的反应率 $R$ 根据化学动力学计算得出。

反应-扩散平衡

下面是一个基于时间尺度的公式，可根据各个组分到交界面的扩散率来限制反应率。

气体反应物

α^{(g)}

到交界面的最大扩散率给定如下：

图 3. EQUATION_DISPLAY

Γ (α^{(g)}) {= ρ}^{(g)} K_{D}^{α^{(g)}} Y^{α^{(g)}} A

(3589)

其中， $ρ^{(g)}$ 为气相中的密度， $K_{D}^{α^{(g)}}$ 为组分 $α^{(g)}$ 的质量传递系数， $Y^{α^{(g)}}$ 为组分 $α^{(g)}$ 的质量分数， $A$ 为交界面面积密度。

液体反应物

β^{(l)}

到交界面的最大扩散率给定如下：

图 4. EQUATION_DISPLAY

Γ (β^{(l)}) = ρ^{(l)} K_{D}^{β^{(l)}} Y^{β^{(l)}} A

(3590)

质量传递系数

K_{D}

估算如下：

图 5. EQUATION_DISPLAY

K_{D} = S h (\frac{D}{L})

(3591)

其中为舍伍德数，为分子扩散率，为相互作用长度尺度。

S h

D

L

净反应率

净反应率是反应率

R

（根据化学动力学计算得出）与反应物扩散率两者中较小的一个值。此外，用户指定的扩散乘数

F

会根据需要对扩散率进行比例缩放。最终，反应率由以下公式给出：

图 6. EQUATION_DISPLAY

ω = \min (R, F ρ^{(g)} K_{D}^{α^{(g)}} Y^{α^{(g)}} A, F ρ^{(l)} K_{D}^{β^{(l)}} Y^{β^{(l)}} A)

(3592)