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The stability of steady exothermic chemical reactions in simple non-adiabatic systems

1959; Elsevier BV; Volume: 11; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1016/0009-2509(59)80072-5

1873-4405

D. B. Spalding,

Nonlinear Dynamics and Pattern Formation

The stirred homogeneous reactor, the solid catalytic surface and the solid fuel surface are shown to be governed by the same pair of algebraic equations, expressing energy and material conservation. A relation is derived between the temperature of the reaction region and two dimensionless controlling parameters, one representing the chemical loading, the other representing heat loss. The well-known phenomena of extinction, stable and unstable burning equilibria, and the existence of an upper permissible limit to the heat loss are then demonstrated. The paper does not present new physical insights, but aims at unifying, simplifying and clarifying this branch of reactor theory. L'auteur montre qu'un réacteur homogène à agitation une surface catalytique solide et une surface combustible solide sont régis par la même paire d'équations algébriques exprimant la conservation de l'énergie et la conservation de la matière. Il en déduit une relation entre la température de la région réactionnelle et deux paramètres sans dimensions dont l'un représente la charge chimque, et l'autre la perte de chaleur. Les phénomènes bien connus d'extinction, d'équilibre stable et instable de combustion et d'existence d'un maximum de perte de chaleur sont ensuite démontrés. L'article n'apporte pas de nouvelles connaissannes physiques mais a pour but d'unifier, simplifier et clarifier cette partie de la théorie des réacteurs. Der gerührte homogene Reaktor, die feste Katalysatoroberfläche und die feste Brennstoffoberfläche lassen sich durch das gleiche Paar algebraischer Gleichungen behandeln, in denen die Erhaltung der Energie und des Stoffes zum Ausdruck kommen. Zwischen der Temperatur der Reaktionszone und zwei dimensionslosen Einflussgrössen, von denen die eine die chemische “Aufladung,” die andere den Wärmeverlust kennzeichnen, wird eine Beziehung abgeleitet. Die wohlbekannten Phänomene der Auslöschung, des stabilen und unstabilen Brennens und der Existenz einer oberen Grenze für den Wärmeverlust werden abgeleitet. Die Arbeit bringt keine neuen physikalischen Einsichten, sie hilft aber zur Vereinheitlichung, Vereinfachung und Klärung dieses Teils der Reaktortheorie.