Внутренняя диффузия. Если в результате гетерогенного взаимодействия газообразного и твердого реагентов наряду с газообразными образуются и твердые продукты реакции, стадией, предшествующей собственно химической реакции и следующей за внешней диффузией, будет стадия внутренней диффузии – проникновения газообразного реагента через слой твердых продуктов реакции к поверхности ядра, на которой осуществляется химическое взаимодействие. Скорость внутренней диффузии wd = − 1 dn A dс = Dэф A , aS dτ dr где Dэф – эффективный коэффициент диффузии, учитывающий пористость твердого вещества, извилистость пор и т. д. Так как слой твердых продуктов реакции представляет собой определенное сопротивление переносу реагента А из пограничной газовой пленки к поверхности ядра, то концентрация этого реагента по мере движения к поверхности ядра будет уменьшаться от cA,s на внешней поверхности твердой частицы до сА,с (индекс «с» от англ. core – ядро) на поверхности ядра (см. рис. 7.3). Если толщина слоя золы невелика, можно условно считать, что dс A Δc A c A, s − c A,c , = = Δr dr R−r где R – внешний радиус твердой частицы – постоянная величина в рамках рассматриваемого случая частицы с не изменяющимися внешними размерами; r – радиус ядра, уменьшающийся по мере протекания процесса. Тогда скорость внутренней диффузии можно представить в виде уравнения wd = − 1 dn A Dэф (c A, s − c A,c ) = β / (c A, s − c A,c ), = aS dτ Δr т. е. по своей структуре уравнение скорости внутренней диффузии аналогично уравнению скорости внешней диффузии: произведение разности концентраций Dэф на коэффициент массоотдачи β / = . Повысить скорость внутреннедиффуΔr зионной стадии возможно в основном увеличением коэффициента массоотдачи β/. Существенно повысить коэффициент диффузии, как это было показано, достаточно сложно. Следовательно, нужно идти по пути уменьшения толщины слоя твердых продуктов реакции, равной R – r. Максимальная толщина этого слоя равна R (при r = 0) – внешнему радиусу твердой частицы. Уменьшение размеров твердой частицы (измельчение) автоматически приводит и к уменьшению толщины слоя твердых продуктов, т. е. к увеличению коэффициента 57