化學(xué)反應(yīng)工程課后習(xí)題答案(第二版)-資料下載頁(yè)
2024-10-22 16:41本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】化學(xué)反應(yīng)式中計(jì)量系數(shù)與化學(xué)計(jì)量。與化學(xué)反應(yīng)式中數(shù)值相同，符號(hào)相反，對(duì)于產(chǎn)物二者相同。2何謂基元反應(yīng)?非基元反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程中活化能與反應(yīng)級(jí)數(shù)含義是什?；磻?yīng)的活化能指1摩爾活化分。子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。一切不符合質(zhì)量作用定律的反應(yīng)都是非基元反應(yīng)。非基元反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)是經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，決定了反應(yīng)速率對(duì)反應(yīng)物濃度。4為什么均相液相反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程實(shí)驗(yàn)測(cè)定采用間歇反應(yīng)器?系僅是動(dòng)力學(xué)方程的直接積分，與反應(yīng)器大小和投料量無(wú)關(guān)。5現(xiàn)有如下基元反應(yīng)過(guò)程，請(qǐng)寫(xiě)出各組分生成速率與濃度之間關(guān)系。6氣相基元反應(yīng)A+2B→2P在30℃和常壓下的反應(yīng)速率常數(shù)kc=×18min后，轉(zhuǎn)化掉90％，求表達(dá)此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式。于A在水中的濃度恒為其飽和溶解度。已知k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmol·m-3，cA飽和=kmol·m-3，水溶液流量為10m3hr-1。均為常數(shù)與由已知條件，容下以總壓表示的動(dòng)力學(xué)方程。
【正文】 A02AA0A0AAAAA0AfAfAf??????????????????????????????????????????????????xxkcxxxkcxxxkcxrxctxAxx? 30 第三章習(xí)題 1． 有一有效容積 VR=1m3，送入液體的流量為 ，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/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c/kg m3 0 3 6 5 4 3 2 1 0 求其停留時(shí)間分布規(guī)律，即 F(t)， E(t)， t ， 2t? 解 示蹤法求停留時(shí)間分布規(guī)律 t/min c/kgm3 ∑c F(t) E(t) t c t2c 0 0 0 0 0 0 0 10 3 3 5 30 300 20 6 9 0 0 120 2400 30 5 14 3 8 150 4500 40 4 18 7 160 6400 50 3 21 5 150 7500 60 2 23 3 3 120 7200 70 1 24 2 70 4900 80 0 24 0 0 0 ∑ 24 80 33200 22222t m 3 3 2 0 0m ????????????tc ctctct? 31 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/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 c/kg m3 0 5 1 1 3 8 0 0 求其停留時(shí)間分布規(guī)律，即 F(t)， E(t)， t ， 2t? 解 : 階躍法求停留時(shí)間分布規(guī)律 c0= t/min c/kgm3 ∑ c F(t) E(t) 0cct? 02cct? 0 0 0 0 0 0 0 2 5 5 4 6 2 6 8 6 6 9 8 8 7 2 1 6 8 10 6 2 24 12 8 6 5 14 8 2 6 16 8 0 0 0 ∑ 8 2 32 2220220m m ???????????tc ctccttt? 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 )，? ， 2θ? 。 解 ? ? ? ? ? ? ? ?m 10R0R22t2θ ?????????VVVVttEEtFFt???????????? t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 cA/kg m3 0 3 6 5 4 3 2 1 0 ? ? ??tEE ?? ? 0 0 ? ? ??tFF ?? 0 ??? ?? t 2 4 7 2 222t2θ ??? ??? 4． 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=20mol m3，動(dòng)力學(xué)方程為 ? rA= mol m3min1，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： 33 ? ?? ?? ? 10101101d101dddAAAA0 2AA0 2AA20AA00BAA0AAA00AAAAAA?????????????????????iiixxxxittxttxxxxxxxccccxrxcttFxx 時(shí)間t/min c/kgm3 F(t) 10A ?? i ii t tx ??itF? ? ?ii tFx ?A 0 0 0 0 0 0 10 3 20 6 30 5 3 3 40 4 7 50 3 60 2 3 3 1 70 1 7 5 80 0 0 0 ∑ 24 6 ? ?? ? ? ?3AA0D3AA0BA0AAmm mm ??????????????????? ?xccxccctFxx i ② PFR 模型計(jì)算時(shí)： 34 ? ?? ?1101d101d1dm AAA0 2AA0 2AAA00AAA00AAA???????????????xxxxxxxcrxcVVxxxR?? ③ CSTR 模型計(jì)算 ? ? ? ?58 110m A2AA2A20AAA0AfAA00R???????????xxxxcxcrccVV?? 5． 在習(xí)題一的反應(yīng)器中進(jìn)行 A→ D 反應(yīng)，已知 cA0=25mol m3，動(dòng)力學(xué)方程為? rA= mol m3min1，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/min c/kgm3 ∑c F(t) ? ?ktcc ?????????? exp 0 0 0 0 0 10 3 3 20 6 9 30 5 14 3 40 4 18 50 3 21 35 60 2 23 3 70 1 24 80 0 24 0 ∑ 24 ? ? 74 x p1A ???????????? ? ktccx (2)多級(jí)混合槽模 型： 75 11111 22θ2θ??????? ?????????? ???????NNkxNN???? (3)PFR 模型： 81 11ln201d201d1dm AA0AA0AA0AAA00RAAA???????????????xxxxxxrxcVVxxx?? (4)CSTR 模型： ? ? ? ?62 5 120m AAAAA0AA0AfAA00R???????????xxxxcxcrccVV?? 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。 36 解 ? ?? ? ? ?? ? ? ?2e x 2e x 2e x 12Pee x p12Pee x p12Pee x p411Pe41PePee x p11Pe212222A222θ????????? ?????????? ????????????????? ???????????????????????????????? ????????????????????xkttt試差得閉式邊界條件滿(mǎn)足閉 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) ? ???d0??F， (e) ? ???? d0?? E 解 (1)對(duì) PFR， F(1)=1， E(1)=∞， F()=0， E()=0， E()=0 (2) ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? 1C S T R??????????????????????eEeEeEeFeFeEeF ?? ??，對(duì) 37 (3) ? ? ? ? ? ?? ? ? ??????? ???????????? dd000100 EFEFF對(duì)任何反應(yīng)器， 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 2 104mol hr1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，求示蹤物料加入后 時(shí)，反應(yīng)器出口物流中示蹤物的濃度為多少？ 解 入口濃度 3413140 mm o l102hr1m hrm o l102 ????? ??????c 對(duì) PFR， ? ? 34 mm o ?? ?????? cF ??? 對(duì) CSTR， ? ?344mm o l103 9 7 9 8 6 9 8 ??????????? ?????c eeF?? 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 ? ?? ?? ?? ?mssm,smdπ2d12121π1π212113010022022202a v g2m a x????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? RtvVUVrrrUVvRrRrVLRrULrtRrRVRrURrUrU? 38 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： (C )(B )(A ) ClHCH C lHC 3222 ?? 其動(dòng)力學(xué)方程式可有如下幾種形式： (1) 2CCBBAACBA)1()(pKpKpK Kpppkr ??? ?? (2) )1)(1( CCBBAA BABA pKpKpK ppKkKr ???? (3) BBAABAA1 pKpK ppkKr
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