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Laminar flow diffusion of power-law fluids in a tube with arbitrary order heterogeneous and homogeneous reactions

Authors


Abstract

Solutions for isothermal laminar flow diffusion with simultaneous heterogeneous and homogeneous reactions in a tube are extended to the case of non-Newtonian power-law fluids with arbitrary order reactions. Finite-difference methods are employed to yield the solutions. Special emphases are placed on the role of the reaction product characterized by two unique parameters, the diffusivity ratio and the stoichiometric coefficient ratio. Effects of reaction rate kparameters on the unique parameters, the diffusivity ratio and the stoichiometric coefficient ratio. Effects of reaction rate parameters on the system performance are also presented, showing a crossover behavior of the Sherwood number. The results are in good agreement with known solutions for systems of Newtonian fluids with first-order reactions.

Abstract

On a étendu, au cas des fluides non-newtoniens, obéissant à la loi en puissance et au cas d'un ordre de réaction quelconque, les solutions relatives à la diffusion en écoulement laminaire dans un tube isotnherme avec réactions hétérogène ou homogène. Des méthodes de différences finies ont été employées pour établir ces solutions. On a souligné particulièrement le rôle du produit de réaction caractérisé par deux paramètres inhabituels, à savoir le rapport des coefficients de diffusion et celui des codfficients stoechiométriques. On présente aussi les effets des paramètres de la vitesse de réaction sur la performance du système qui indiquent un comportement particulier du nombre de Sherwood. Les résultats sonnt en bon accord avec les solutions connues dans le cas fluides newtoniens avec des réactions de premier ordre.

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