I3. The reaction between a surface of solid carbon and oxygen
β Scribed by E.F.M. van der Held
- Publisher
- Elsevier Science
- Year
- 1961
- Tongue
- English
- Weight
- 974 KB
- Volume
- 14
- Category
- Article
- ISSN
- 0009-2509
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β¦ Synopsis
This
research is divided into two parts : the first one investigates the case that at the surface the COs-pressure is extremely small (temperature higher than 1100 "C) and the second part the case that at the surface the COs-pressure is moderate and that oxygen can reach the surface (e.g. surface temperature about 800 "C).
From experiments it is clear that in the first case a thin reaction zone exists inside the laminar boundary layer. In this zone CO burns at high temperature (2300 "C). As oxygen cannot reach the surface, this zone must deliver the heat for the endothermic gasification of the carbon with COa at an accordingly much lower temperature of the surface (1500 "C).
Formulae describing the phenomena in the different sections are given. For the reaction zone the 3/2 order reaction kinetics is treated completely; for the second and third order reactions only the results of the calculations are given.
In the second case the reaction zone is bounded by the carbon surface. There is a negligible temperature maximum in the gas and the reaction zone is so thick that it can possibly fill the boundary layer. The calculations in this case are only informative, because we have neglected the temperature dependence of the different properties even though there are great temperature differences in this reaction zone, and because we have only treated the second order reaction.
Experiments by GLAIJDEMANS and SNELLEMAN (University of Utrecht) and MULDER and DE GRAAF (T.N.O., Delft) confirm the results of the calculations.
Resume-La recherche est divis6e en deux parties: la premiere s'occupe du cas oh la pression de COa B la surface du carbone est extmmement basse (temperature sup&ieure de 1100 "C) et la seconde du cas oti la pression de COs est mod&& et que l'oxyg&ne peut atteindre la surface (par exemple 800 "C).
Des experiences ont montr6 qu'au premier cas il y a dans la couche limite une couche mince de reaction oti CO brtile B une temperature blev4e (2300 "C). Cette couche fournit la chaleur pour la gazeification endothermique du carbone avec CO8 a une temperature d&s lors plus basse (1500 "C).
Les formules representant les phenomenes aux sections diverses sont deduites. Pour la couche de reaction la reaction d'ordte 3/2 est trait6e en detail, mais des calculs sur les reactions d'ordre 2 et 3 les r&hats sont mention&es seulement.
Au cas second la couche de reaction touche la surface. I1 n'y a pas ou presque pas un maximum de temperature dans le gaz et la couche de reaction est si epaisse qu'eventuellement elle remplit toute la couche limite. Les calculs pour ce cas ne donnent que des informations globales, parce que nous avons neglig& la dependance des propridtds physiques de la temperature malgre les grandes differences en temperature dans la couche et parce que nous avons consider6 settlement la reaction d'ordre 2. Des experiences par GLAUDEMANS et SNELLEMAN (Universitk d'utrecht) et MULDER et DE GRAAP (T.N.O., Delft) affirment les r&sultats des calculs. Znsammenfassung-Die Untersuchung umfasst zwei Teile: der erste behandelt den Fall dass an der Oberflache der CO2 Druck iiberaus klein ist (Temperatur hbher als 1100 "C) und der andere den Fall dass der COa Druck merklich ist und such Or die Oberflsiche erreichen kann (z.B. eine Temperatur von 800 "C). Aus Versuchen geht hervor dass es im ersten Fall eine Reaktionszone innerhalb der Grenzschicht gibt in welcher CO bei hoher Temperatur (2300 "C) verbrennt; diese Zone liefert die W&-me filr die endotherme Vergasung von Kohlenstoff mit COa bei einer dementsprechend vie1 tieferen Temperatur (1500 "C). Formeln zur Beschreibung der Erscheinungen in den verschiedenen Gebieten werden abgeleitet. Bei der Reaktionszone wird die Reaktion 3/2. Ordnung eingehend behandelt. Von den Reaktionen 2 und 3 Ordnung werden nur die Ergebnisse der Rechnung mitgeteilt. The reaction between a surface of solid carbon and oxygen Im zweiten Fall grenzt die Reaktionszone an der Oberflbhe. Es ist nicht oder kaum die Rede von einer Temperaturmaximum im Gas und die Reaktionszone ist so dick dam sie mbglicherweise die game Grenmchicht ausftillt. Die Rerechnungen fur diesen Fall geben nur ungefahre Auskiinfte da wir die Abhangigkeit der verschiedenen Stoffeigenschaften von der Temperatur vemachl3ssigt haben trotz der Mbglichkeit von grossen Temperatunmterschieden, und da wir nur die Reaktion 2. Ordnung betrachtet haben. Versuchen von GLAUDEMANS und SNELLEMAN (Universitat Utrecht) und MULDER und DE GRAAF (T.N.O., Delft) untersttitzen die rechnerischen Ergebnisse.
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