Лимитирующая внешняя диффузия

Основное сопротивление сосредоточено на стадии проникновения газообразного реагента А через пограничную газовую пленку, обедненную этим реагентом.

А_г+bB_тв→rR_г+sS_ТВ

ССС:

dn_A/1=dn_B/b

n_B=ρ_B*V_B

ρ_B – молекулярно-объемная плотность

V_B=4/3*πr³ – объём невзаимодействующего ядра

S_ч=4πR² – поверхность частицы

dn_B=4πr²dr*ρ_B

Скорость гетерогенного процесса в этом случае равна скорости конвективной диффузии

w_∑=w_lA= -(1/F)*(dn_A/dτ)=β(C_Ag-C_As)

Ввиду отсутствия сопротивления дальнейшему проникновению А через слой твердых продуктов реакции и взаимодействию с ядром реагента В, примем что концентрация C_As реагента А на пов-ти тв частицы равна нулю.

w_∑=w_lA=β*C_Ag

w_∑= -(1/S_ч)*(dn_A/dτ)= -(1/S_ч)*(dn_B/b*dτ)=β*C_Ag

∫ (от R до r)= ∫dτ (от 0 до τ)

(ρ_B*R/3bβ*C_Ag)*(1-r³/R³)=τ

r³/R³=n_B/n_B0=1-x_B

x_B=(n_B0-n_B)/n_B0

τ^I _полн*x_B=τ

τ – время протекания гетерогенного процесса, x_B – степень превращения твердого реагента, τ^I _полн – время полного превращения частицы с радиусом R.

τ^I _полн= ρ_B*R/3bβ*C_Ag