Mass transfer with chemical reaction in a laminar falling film

Abstract

An analytical solution is presented for gas absorption in a laminar falling film with first-order homogeneous and heterogeneous chemical reaction and external gas-phase mass transfer resistance. The solution depends on three dimensionless parametersBi,α andβ, wich represent the Biot number, homogeneous and heterogeneous reaction parameters, respectively. It is shown that for fixed values ofBi andα, the rate of gas absorption (per unit breadth) over a certain lengthξ; (dimensionless) along the falling film measured from the point where surface absorption begins is independent ofβ ifξ < 0.6. Forξ ≧ 0.6, this fluxQ increases withβ but reaches a saturation value atβ=10 beyond whichQ increases very slowly. But for givenβ and zero gas film resistance (Bi → ∞),Q increases withα for allξ ≧ 0.

Zusammenfassung

Es wird eine analytische Lösung für die Absorption in einem laminaren Rieselfilm mit homogener und heterogener chemischer Reaktion 1. Ordnung vorgestellt, wobei der Stofftransportwiderstand auf der Gasseite liegt. Die Lösung ist eine Funktion von drei dimensionslosen ParameternBi, α undβ, welche die BiotZahl und einen homogenen bzw. heterogenen Reaktionsparameter darstellen. Es wird gezeigt, daß für feste Werte vonBi undα die Absorptionsrate (bezogen auf die Breite 1 des Rieselfilms) über eine gewisse Länge ξ (dimensionslos) des Rieselfilms unabhängig vonβ ist, wennξ, < 0,6 ist. Die laufende Längeξ wird von der Stelle aus gemessen, an der die Absorption beginnt. Fürξ ≧b 0,6 nimmt der FlußQ mitβ zu, erreicht aber einen Sättigungswert beiβ=10, wonachQ nurmehr sehr langsam anwächst. Jedoch für ein gegebenesβ und ohne Übergangswiderstand im Film (Bi → ∞) nimmtQ mitα für alleξ ≧ 0 zu.