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Thiele-Modul



Der Thiele-Modul φ ist eine dimensionslose Kennzahl aus dem Bereich der chemischen Makrokinetik, speziell der Beschreibung der Porendiffusion (Gas-Fest oder Flüssig-Fest) am isothermen Katalysatorpellet.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Der Thiele-Modul stellt eine analoge Kennzahl zur Hatta-Zahl, welche Filmtransportwiderstände quantifiziert, dar. Eine enge Verwandtschaft zur Damköhler-Zahl 2. Ordnung besteht ebenfalls.

Definiert ist der Thiele-Modul als:

\phi = L \sqrt{ \frac{ k \cdot c_s^{n-1}}{D_e} } = \sqrt{DaII}
L charakteristische Länge (üblicherweise Pellet-Durchmesser)
k Geschwindigkeitskonstante der Reaktion,
cs Konzentration an der Oberfläche
n Reaktionsordnung
De Effektiver Diffusionskoeffizient

Interpretation:

  • Kleines Thiele-Modul: Reaktionsgeschwindigkeit ist klein - Mikrokinetik limitiert die Reaktion
  • Großes Thiele-Modul: Diffusionsgeschwindigkeit ist klein - Diffusion limitiert die Reaktion


Um die Einflüsse der Porengeometrie zu quantifizieren, wird das sogenannte modifizierte Thiele-Modul verwendet:

\phi_p = \frac{V_p}{O_p} \sqrt{\frac{k\cdot c_s^{n-1}}{D_e}} = \sqrt{DaII}
Vp Volumen des Pellets
Op äußere Oberfläche des Pellets

Der Thiele-Modul ist über das Weisz-Modul an den Katalysatorwirkungsgrad verknüpft.

 
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