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正文內(nèi)容

化學(xué)反應(yīng)工程(郭鍇)第二版習(xí)題解答(編輯修改稿)

2025-06-27 06:02 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、350℃和V0=4m3hr1下,采用—個(gè)25mm內(nèi)徑,長(zhǎng)2m的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器,能獲得60%轉(zhuǎn)化率。設(shè)計(jì)一個(gè)工業(yè)平推流反應(yīng)器,當(dāng)處理量為320m3hr1,進(jìn)料中含50%A,50%惰性物料時(shí),℃下反應(yīng),為獲得80%的轉(zhuǎn)化率.求需用25mm內(nèi)徑,長(zhǎng)2m的管子多少根?這些管子應(yīng)并聯(lián)還是串聯(lián)?解(1) 求速率常數(shù)k(2)求反應(yīng)器體積和管數(shù)管子的串并聯(lián)要從流體阻力和流型考慮,在保持平推流的前提下盡量并聯(lián)。20. 有一氣相分解反應(yīng),其化學(xué)反應(yīng)式為A→R+S,反應(yīng)速率方程為?rA=kcA2,反應(yīng)溫度為500℃。這時(shí)測(cè)得的反應(yīng)速率常數(shù)為k=。反應(yīng)在內(nèi)徑為25mm、長(zhǎng)為1m的管式反應(yīng)器中進(jìn)行,(絕),進(jìn)料中僅含組分A,當(dāng)其轉(zhuǎn)化率為20%,空間速度為45hr1(反應(yīng)條件下的計(jì)算值)。試求反應(yīng)條件下的平均停留時(shí)間和空間時(shí)間。解 第三章習(xí)題1. 有一有效容積VR=1m3,現(xiàn)用脈沖示蹤法測(cè)得其出口液體中示蹤劑質(zhì)量濃度變化關(guān)系為:t/min01020304050607080c/kgm3036543210求其停留時(shí)間分布規(guī)律,即F(t),E(t),解示蹤法求停留時(shí)間分布規(guī)律t/minc/kgm3∑cF(t)E(t)tct2c0000000103330300206912024003051415045004041816064005032115075006022312072007012470490080024000∑248033200 2. 對(duì)某一反應(yīng)器用階躍法測(cè)得出口處不同時(shí)間的示蹤劑質(zhì)量濃度變化關(guān)系為:t/min0246810121416c/kgm30求其停留時(shí)間分布規(guī)律,即F(t),E(t),解: 階躍法求停留時(shí)間分布規(guī)律c0=t/minc/kgm3∑cF(t)E(t)000000024681024121416000∑3. 請(qǐng)將習(xí)題一中停留時(shí)間分布規(guī)律用對(duì)比時(shí)間θ作變量,求F(θ),E(θ)。解t/min01020304050607080cA/kgm30365432100004. 應(yīng)用習(xí)題一的反應(yīng)器,進(jìn)行A+B→D反應(yīng),已知cA0=cB0=20molm3,動(dòng)力學(xué)方程為?rA= molm3min1,請(qǐng)用凝集流模型計(jì)算反應(yīng)器出口物料中A組分的轉(zhuǎn)化率,并求cA,cB,cD值。本題若用PFR及CSTR模型計(jì)算時(shí),物料出口中A組分的轉(zhuǎn)化率是多少?解① 凝集流模型:時(shí)間t/minc/kgm3F(t)00000010320630540450360270180000∑24② PFR模型計(jì)算時(shí):③CSTR模型計(jì)算5. 在習(xí)題一的反應(yīng)器中進(jìn)行A→D反應(yīng),已知cA0=25molm3,動(dòng)力學(xué)方程為?rA= molm3min1,請(qǐng)分別用:(1)凝集流模型; (2)多級(jí)混合槽模型;(3)平推流模型;(4)全混流模型。計(jì)算出口物料中A組分的轉(zhuǎn)化率。解(1)凝集流模型t/minc/kgm3∑cF(t)000001033 2069 30514 40418 50321 60223 70124 800240∑24 (2)多級(jí)混合槽模型: (3)PFR模型:(4)CSTR模型:6. 用習(xí)題5的條件,采用軸向擴(kuò)散模型,計(jì)算其Pe值與出口物料中A組分的轉(zhuǎn)化率。解7. 設(shè)E(θ)、F(θ)分別為某流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布密度函數(shù)和停留時(shí)間分布函數(shù),θ為對(duì)比時(shí)間。(1) 若反應(yīng)器為PFR,試求:(a) F(1),(b) E(1),(c) F(),(d) E(),(e) E()(2) 若反應(yīng)器為CSTR,試求:(a) F(1),(b) E(1),(c) F(),(d) E(),(e) E()(3) 若反應(yīng)器為一非理想流動(dòng)反應(yīng)器,試求(a)F(∞),(b) F(0),(c) E(∞),(d) ,(e) 解(1)對(duì)PFR, F(1)=1, E(1)=∞,F(xiàn)()=0, E()=0, E()=0(2) (3) 8. 液體以1m3hr1的流量通過(guò)1m3的反應(yīng)器。定常態(tài)時(shí)用惰性示蹤物以恒定流量2104molhr1送入反應(yīng)器(可以忽略示蹤物流對(duì)流動(dòng)的影響)。若反應(yīng)器分別為PFR或CSTR,反應(yīng)器出口物流中示蹤物的濃度為多少?解入口濃度對(duì)PFR, 對(duì)CSTR, 9. 請(qǐng)推導(dǎo)層流流動(dòng)系統(tǒng)的物料停留時(shí)間分布密度函數(shù)和停留時(shí)間分布函數(shù)。解 第四章習(xí)題 乙炔與氯化氫在HgCl2活性炭催化劑上合成氯乙烯:其動(dòng)力學(xué)方程式可有如下幾種形式:(1) (2) (3) (4) 試說(shuō)明各式所代表的反應(yīng)機(jī)理和控制步驟。解:(1) (2)(3)(4) 在510℃進(jìn)行異丙苯的催化分解反應(yīng):測(cè)得總壓p與初速度r0的關(guān)系如下:p/kPa1437如反應(yīng)屬于單活性點(diǎn)的機(jī)理,試推導(dǎo)出反應(yīng)機(jī)理式及判斷其控制步驟。解:(1)設(shè)為表面反應(yīng)控制機(jī)理(a)(b)(c)還可設(shè)想別的機(jī)理:上述兩種機(jī)理有相同的初始速度關(guān)系式。即由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖得一直線,與所設(shè)機(jī)理相符。(b)可能較好。(2)設(shè)為A吸附
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