Page 69 - 国外钢铁技术信息参考-2023年1月

3.无产物层时的未反应核模型 ᇏݓࣁඋ࿐߶

如果产物是气体（如碳粒子燃烧），且不形成固体产物层，则反应从粒子的 ᇏݓࣁඋ࿐߶

外表面开始进行，并且粒径减小。本文对此时的反应速度进行分析。
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用以下公式表达气固反应时，В为不含灰分的固体，假设反应开始时为半径

r0 的球形粒子。

A (g ) bB (s )  cC (g ) (46)

反应包括三个过程:（1）气相主体的成分 A 向粒子表面扩散、（2）气体 A

和固体В的表面反应、（3）生成气体向气相扩散。 ᇏݓࣁඋ࿐߶

为了使粒径随着反应的进行而减少，必须考虑气体界膜的传质阻力变化。用
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公式（47）给出单个粒子的传质系数 kc。

Sh  0 . 2  6 . 0 Sc 1 3 Re p 1 2 (47)

k d 
Sh  c p Sc 

但是，舍伍德数（Sherwood）： D Am 、施密特数（Schmidt）：  D Am 、
d u 
R  p
ep
雷诺数（Reynolds）: 
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其中，kc：膜界传质系数、dp：粒径、DAm：扩散系数、μ：流体粘度、ρ：

流体密度、u：相对速度

在粒径小的低雷诺数区域中，公式（47）的右边第 1 项占主导地位，如果粒

子半径为 r，则下式成立。
k  1 r (48)
c
但是，在高雷诺数区域，以下关系成立。
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k  ( 1 r ) 1 2 （ 49 ）
c
因此，kc 与 r 的关系可以用以下公式近似表达。
k  k c 0 ( r r 0 )  n (50)
c

其中，kco 为相对于反应开始时粒子半径 r0 的传质系数。在低雷诺数区域，
n=1。

穿过界膜向半径为 r 的粒子的单位表面的传质速度可以用以下公式表达。
W  4 r 2 N  4 r 2 k c (C Ab  C As ) (51)
A
A
1
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CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
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