162 北京科技大学学报 第35卷 (5)多级区域反应模型9.该模型能够同时描述 H→M、M→W和W→Fe的多级反应情形（其中H 代表赤铁矿，M代表磁铁矿，W代表浮氏体)，并得 出了反应时间加和性特征 (6)孔隙模型1.该模型认为，在气固反应过 程中，气体反应物通过固体反应物内部孔隙扩散进 入固体反应物内部，同时在扩散过程中，气体反应 物又同时与孔壁处的固体反应物发生反应生成固体 产物.由于生成的固体产物与原本的固体反应物之 间具有不同的物理性质（如密度），这样在反应过程 中就会造成固体反应物孔隙结构的变化 建立模型对实际球团矿还原行为进行模拟，其 主要目的令其过程简单化.上述模型研究中，以未 CO 反应核1-12界面模型，应用最为广泛，但模型多 停滞于单球体系下的研究 图1固定床球团示意图 针对单个球团未反应核模型在研究多球反应 Fig.1 Schematic of the fixed bed with pellets 体系中存在的局限性，笔者首先基于单球团未反应 核动力学模型，构建了等温固定床中多球体系下球 (1-E)AdzPFe2O3 团矿还原模型 MFe203 +- 1 等温固定床球团矿还原模型 =-Reo Adtdz. (3) 1.1模型建立 化简式(3)得 1.1.1模型的假定 af ()床层内反应温度恒定，且反应过程中床层 R'co 0t=31-ea (4) 的空隙率保持不变： (2)床层内气流的速度恒定： 式中：∫为球团的转化率；t为时间，s:a=po/ (3)忽略径向上床内参数的变化，即转换率和 MFe203,其中ppe2O3为Fe2O3密度(kgm-3), 反应气浓度在径向上保持不变 MFezO3为Fe2O3的摩尔质量(kg-mol-). 1.1.2控制方程的建立 式(2)和(4)的偏微分方程为描述本模型基本 (1)CO物料衡算.设在反应时刻t,取如下图1 控制方程.R吃。是球团转化率∫和床内反应气CO 所示的床层内z~z+dz的控制体 的浓度Cco的函数，选取拟稳态下，界面反应为一 对控制体内CO进行物料衡算有 级可逆反应时，并将转化率的表达式∫=1-r3/ 代入（其中r表示未反应核半径，m:ro表示球团半 EuCCoA-EUA aCcodz Cc0+82 径，m),未反应核速率表达式如下： Roo Adz EAdz aCco (1) Ot Rco= 化简式(1)得 3(1-E)(Cco-Cco.)/To 8Cco=-Rco aCco+ (2) 言+发1-小n-+- (5) 式中：e为床层孔隙率：u为相对速度，ms-1；A 式中：D。表示扩散系数，m2.s-1:r表示气相 为固定床的面积，m;0=eu为反应气的空 传质系数，m:s1；k表示表观速率反应常数， 塔速度，ms1；Cc。为床内反应气中C0的浓 s-1:Cc0,e表示C0的化学反应平衡浓度，mol 度，molm3:R。为C0的消耗速度，molm-3s-1. m-3:K9表示化学反应平衡常数 (2)球团内Fe2O3的物料衡算.在反应时间间 此外，式(2)和(4)的初始条件为 隔t~t+dt内对以上所取的控制体内Fe2O3进行 物料衡算，有以下表达式： t=0:f=0,Cco=Cco.e. (6)