化學(xué)反應(yīng)工程習(xí)題答案-資料下載頁
2025-01-18 00:51本頁面
【正文】 阻 力反 應(yīng) 阻 力6ssekRD?擴 散 阻 力反 應(yīng) 阻 力習(xí)題 ? 1atmH2還原鐵礦 ,4H2+Fe3O4?4H2O+3Fe ? 反應(yīng)可近似用收縮未反應(yīng)芯模型 .反應(yīng)速率近似正比于氣相中 H2的濃度 . ? k= 105exp(2400/RgT) cm/s. ? rS=5mm,ρB=,De=, ? 忽略氣膜阻力 ,有無其它阻力控制 ,計算500℃ 時的完全反應(yīng)時間 習(xí)題 ? k=40516 ? 得總反應(yīng)時間為 ? 按內(nèi)擴散計算為 : ? 阻力比為 :112545 內(nèi)擴散控制 26B s B se B A g B s A ga R a Rb D M C b M k C??? ??習(xí)題 ? 在連續(xù)流動反應(yīng)器中 ,基元反應(yīng) :A+B?2C, ? A、 B等物質(zhì)進料，體積流量為 2L/s,27℃ 進料。HA273K=20kcal/mol, HB273K=15kcal/mol, ? Hc273K=41kcal/mol,CA0=, Cp,A=Cp,B=15cal/(molK),Cp,c=30,300K時，k=(molS)E=10000cal/mol. ? (1)85%轉(zhuǎn)化率，平推流、全混流絕熱反應(yīng)器體積 ? （ 2）全部轉(zhuǎn)化，反溫度不超過 550K，進料溫度 ? （ 3）平推流的轉(zhuǎn)化率、溫度變化曲線 ? （ 4） 500L絕熱全混流反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率 習(xí)題 ? 解： (1)全混流反應(yīng)器： ? ΔHr,273K= 2Hc,273KHA,273KHB,273K=47kcal/mol=? ΔCp=2Cp,cCp,BCp,A=30cal/(molK)= J/(molK) ? ΔHr(T)=ΔHr(Tr)+ΔCp(TTr)= 103+(T273) ? F0Cp0= FA0Cp,A+ FB0Cp,B +FC0Cp,C=2 2 15=6cal/(sK)= J/(sK) 習(xí)題 ? FCpt= FA0(1xA)Cp,A+ FB0(1xA)Cp,B +2FA0xACp,C=2 2 15+(2 2 302 2 15)xA=6+6xAcal/(sK)=(1+ xA)J/(sK) ? 全混流熱衡算： ? FCPtTF0CP0T0= ΔHr(T)FA0xA ? T= ? K=k300exp(E/RT)/exp(E/RTr)=(mols) ? rA=kCACB=kCA2=kCA02(1xA)2=(mol/Ls) ? V = v0 (cA0cA)/rA= v0CA0xA/rA= 習(xí)題 ? 管式反應(yīng)器 ? K=k300exp(E/RT)/exp(E/RTr) ? FCPtTF0CP0T0= ΔHr(T)FA0xA ? 積分可得反應(yīng)器體積： 62L ? 為什么全混流體積比平推流??？ 000 200 ( 1 )AAC x AAACA A Avd C d xVvr C k x? ? ????習(xí)題 ? (2)進料最高溫度 ? FCPtTF0CP0T0= ΔHr(T)FA0xA ? 其中 : T=550K, xAf=1 ? 則求得 T0= 溫度隨反應(yīng)器體積的變化情況2003004005006007008000 20 40 60 80體積V / L溫度T/K習(xí)題 反應(yīng)速率隨反應(yīng)器體積的變化00 20 40 60 80反應(yīng)器體積/ L反應(yīng)速率習(xí)題 ? (4) FCPtTF0CP0T0= ΔHr(T)FA0xA ? K=k300exp(E/RT)/exp(E/RTr)=(mols) ? rA=kCACB=kCA2=kCA02(1xA)2 ? V = v0 (cA0cA)/rA= v0CA0xA/rA=500L ? 設(shè)一轉(zhuǎn)化率 ,求溫度 T,得到 rA,再求 V,試差計算 ? 得到最終轉(zhuǎn)化率為 : 習(xí)題 ? 在平推流、全混流反應(yīng)器中進行基元氣相反應(yīng)，進料溫度27℃ ，含 A80%，其余為惰性組分，進料速率 100L/min，A進料濃度 ，達到 80%的絕熱平衡轉(zhuǎn)化率。 ? （ 1）反應(yīng)在平推流反應(yīng)器中絕熱進行，計算反應(yīng)器體積。 ? （ 2）如果平推流反應(yīng)器直徑 5cm，做出反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和溫度沿反應(yīng)管長度的變化關(guān)系。 ? （ 3）反應(yīng)在全混流反應(yīng)器中絕熱進行，計算反應(yīng)器體積。 ? （ 4）如果反應(yīng)在平推流反應(yīng)器中進行，不絕熱，反應(yīng)器直徑 5cm，環(huán)境溫度 27℃ ，總傳熱系數(shù) h=10w/(m2K)，計算反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、溫度沿反應(yīng)管長度方向的變化關(guān)系。 ? 物化數(shù)據(jù)為： Cp,A=12J/(molK)， Cp,B=10J/(molK)，Cp,l=12J/(molK)， 300K時反應(yīng)熱 ΔHr=75000J/molA，300K時 k1=,Ke=70000mol/L， k1隨溫度變化，340K時， k1=。 習(xí)題 ? 反應(yīng) A?2B ? 初始反應(yīng)物量： nA0 CA0 ? 惰性組分： = ? 反應(yīng)達到平衡時： nAe, nB=2(nA0nAe) ? 平衡時的總摩爾數(shù) : ? nAe+2(nA0nAe)+ = nAe ? 平衡常數(shù) 222BBBpeAAAn RTp C RTVK K RTn RTpCV??????? ? ? ?習(xí)題 ? 而 :由 Van’ t Hoff方程有 : ? 平衡時的體積流量： ? 平衡濃度： 0000 0 02 0 .2 50 .2 5A Ae AAAn n n Tvvn n T????? ?? ?? ?A 0 A eA e A 0 A e 0 0Ae 0 A 0 A e A e1 . 2 5 C 1 xn 1 . 2 5 n nC=v 2 . 2 5 n n 1 . 2 5 + xTTv T T??? ? ? ?B e A 0 A 0 A e 0 A 0 A e 0Be 0 A 0 A e A en 2 .5 n ( n n ) 2 .5 C xC=v 2 .2 5 n n 1 .2 5 + xTTv T T??1 1 111() 11ln ln lnpepeK KT r r rK K TH T T C p C p TR T T R T??? ? ? ?? ? ? ?????習(xí)題 ? 平衡常數(shù) 熱衡算 : 0 0 0 01001()nAe A r i p i Ae A p rini p i Ae A pix F H F C T x F C TTF C x F C??? ? ? ? ??????設(shè)定平衡轉(zhuǎn)化率 ,熱衡算得溫度 ,再比較平衡常數(shù) ,試差得 : ? ?? ? ? ?2220 0 0 00005 5 ( 1 ) A A A eB e A A eeA e A e A A e A e A en n n TC C x TKC v n n n T x x T?? ? ?? ? ?習(xí)題 ? (1) 平推流反應(yīng)器體積的計算 ? 活化能的計算 : ? k1=k2exp(E/RT1)/exp(E/RT2)=k2exp(E/R(1/T21/T1)) ? E=Rln(k1/k2)/ (1/T21/T1)=8498 J/mol ? 溫度與反應(yīng)速率常數(shù)的關(guān)系 : ? k=k1exp(E/RT)/exp(E/RT1) ? 反應(yīng)速率 : ? rA=kCA =(1xA)/(+xA)T0/T ? 利用數(shù)值積分可求得 V= 習(xí)題 反應(yīng)溫度隨管長變化01002003004005006007000 1 管長溫度反應(yīng)速率隨管長的變化00 1 管長反應(yīng)速率全混流反應(yīng)器 : V = v0 (cA0cA)/rA= v0CA0xA/rA=
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