根据 Arrhenius公式)当界面反应速率很 如果一个反应,温 E 1 度对其反应速率影 In k= In a 快,同时有几个扩 R T 散环节存在时,其 响不大,而增加搅 可以由nk对1/作 中相内与界面浓度 拌强度时,反应速 图,直线的斜率即 差较大者为限制性 率迅速增大,则说 为活化能,进而可 环节 明扩散传质是限制 由活化能确定多相 环节,因为搅拌强 反应的限制性环节 度对反应速率不产 生影响。 1、活化能法 2、浓度差法 3、搅拌强度法
11 根据Arrhenius公式 可以由lnk对1/T作 图，直线的斜率即 为活化能，进而可 由活化能确定多相 反应的限制性环节 。 1、活化能法 当界面反应速率很 快，同时有几个扩 散环节存在时，其 中相内与界面浓度 差较大者为限制性 环节。 2、浓度差法 如果一个反应，温 度对其反应速率影 响不大，而增加搅 拌强度时，反应速 率迅速增大，则说 明扩散传质是限制 环节，因为搅拌强 度对反应速率不产 生影响。 3、搅拌强度法
是技大营 仨、扩散理论基础」 1.扩散理论 如对一维非稳态扩散方程,给出相应的边界条件 aC 02C =D at or 初始条件:t=0,x>0,C=Co 边界条件:t>0,x=0,C=Ci;x=0,C=Co; C-C 分离变量法 =er/( 0 2√Dt 式中erfc()称为误差函数,可用误差函数表计算。这是一个典型 的半无限体的扩散问题求解。 12
12 1. 扩散理论 如对一维非稳态扩散方程，给出相应的边界条件： 初始条件：t=0，x≥0，C=C0； 边界条件：t>0，x=0，C=Ci；x=∞，C=C0； 式中erfc（）称为误差函数，可用误差函数表计算。这是一个典型 的半无限体的扩散问题求解。 二、扩散理论基础 分离变量法
例3-1将20#钢在980℃(奥氏体区)置于还原气氛中渗碳,其反 应为 2C0=CO2+C] 钢表面上碳的平衡浓度为1.0%。假设碳在钢中的扩散速度为过 程的限制环节,试计算1、3、10h时碳的浓度分布曲线。 已知980℃时,Dc=20×102cm2/s 解:20#钢平均碳含量(即初始浓度)为Co=0.20%,取钢表 面为x=0,则边界条件为Ci=1.0%这是一个半无限体的扩散 问题。所以有 Cx, t)=Co+(Ci-CoQ-erf( 1.0-0.8e() 2√Dt 2√Dt 13
13 例3-1 将20#钢在980℃（奥氏体区）置于还原气氛中渗碳，其反 应为 2CO=CO2+[C] 钢表面上碳的平衡浓度为1.0%。假设碳在钢中的扩散速度为过 程的限制环节，试计算1、3、10h时碳的浓度分布曲线。 已知980℃时，DC=20×10-2cm2 /s。 解：20#钢平均碳含量（即初始浓度）为C0=0.20%，取钢表 面为x=0，则边界条件为Ci=1.0%。这是一个半无限体的扩散 问题。所以有
是技大营 当t1h=3600s时,对应不同的ⅹ可得出一系列的C(x,t) 然后作出Cx图 用同样的方法作出t3hr、10hr时的Cx图,如图所示。 0.8 0.6 1Oh 0.4 0. 0.2 0.5 2+ Cim 图3-120#钢渗碳过程C-x曲线 14
14 当t=1h=3600s时，对应不同的x可得出一系列的C（x，t）， 然后作出C-x图。 用同样的方法作出t=3hr、10hr时的C-x图，如图所示。 图3-1 20#钢渗碳过程C-x曲线