化學(xué)反應(yīng)工程(郭鍇)第二版習(xí)題解答(1)(編輯修改稿)
2025-07-12 20:47 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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