【正文】 可按線性內(nèi)插法確定反應(yīng)器軸向長(zhǎng)度：再求反應(yīng)體積：顯然，氣體流過(guò)如此長(zhǎng)的管道壓力降是不可忽略的。而上述計(jì)算是基于等壓情況處理的，較準(zhǔn)確的計(jì)算應(yīng)考慮壓降的影響，應(yīng)再加一個(gè)動(dòng)量衡算式，然后再聯(lián)立求解。不過(guò)，實(shí)際上如此長(zhǎng)的管道是不可取的，應(yīng)考慮很多根管子并聯(lián)，即列管式反應(yīng)器，這里不再多述。（2）可根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制軸向反應(yīng)溫度及丙酮濃度分布圖。（這里從略），正逆反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù) 和 與溫度的關(guān)系如下：要求最終轉(zhuǎn)化率為90%，試問(wèn)在什么溫度下操作所需的反應(yīng)體積最?。拷猓河桑ǎ┦剑嚎芍?，當(dāng)時(shí)，即，所以，故可判定此反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)。據(jù)式（）求最佳溫度，其中Te為對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)化率為90%時(shí)的平衡溫度，對(duì)一級(jí)可逆反應(yīng)有：所以：即。5 停留時(shí)間分布與反應(yīng)器(θ)及E(θ)分別為閉式流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布函數(shù)及停留時(shí)間分布密度函數(shù)，θ為對(duì)比時(shí)間。（1） （1） 若該反應(yīng)器為活塞流反應(yīng)器，試求（a） （a） F(1)(b)E(1)(c)F()(d)E()(e)E()(2)若該反應(yīng)器為全混流反應(yīng)器，試求（a）F(1)(b)E(1)(c)F()(d)E()(e)E()(3) 若該反應(yīng)器為一個(gè)非理想流動(dòng)反應(yīng)器，試求（a）F(∞)(b)F(0)(c)E(∞)(d)E(0)(e)(f)解：（1）因是活塞流反應(yīng)器，故符合理想活塞流模型的停留時(shí)間分布，由（）式可得：(a)F(1)=(b)E(1)=∝(c)F()=0(d)E()=0(e)E()=0（2） （2） 因是全混流反應(yīng)器，故符合理想全混流模型的停留時(shí)間分布，由（）式可得：（a）F(1)=1e1= (b)E(1)=e1= (c)F()=1 = (d)E()= = (e)=E()=（3） （3） 因是一個(gè)非理想流動(dòng)反應(yīng)器，故可得：（a）F(∞)=1 (b)F(0)=0 (c)E(∞)=0 (d)E(0)1 (e)=1 (f) =1，得到離開反應(yīng)器的示蹤劑與時(shí)間的關(guān)系如下：試求：（1） （1） 該反應(yīng)器的停留時(shí)間分布函數(shù)F(θ)及分布密度函數(shù)E(θ)。（2） （2） 數(shù)學(xué)期望及方差。（3） （3） 若用多釜串聯(lián)模型來(lái)模擬該反應(yīng)器，則模型參數(shù)是多少？（4） （4） 若用軸相擴(kuò)散模型來(lái)模擬該反應(yīng)器，則模型參數(shù)是多少？（5）若在此反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)k=1min1，且無(wú)副反應(yīng)，試求反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率。解：（1）由圖可知C0=C(∝)=，而F(θ)=F(t)=C(t)/ C(∝)，所以：如下圖所示：由（）式可得平均停留時(shí)間：即為上圖中陰影面積。由（）式得：所以：如右圖所示：（2）由于是閉式系統(tǒng)，故，所以由式（）可得方差：（3）由（）式可得模型參數(shù)N為：（4） （4） 由于返混很小，故可用，所以：（5）用多釜串聯(lián)模型來(lái)模擬，前已求得N=75，應(yīng)用式（）即可計(jì)算轉(zhuǎn)化率：同理，亦可用擴(kuò)散模型即（）式得XA=。兩種方法計(jì)算結(jié)果相當(dāng)吻合。，得到離開反應(yīng)器的示蹤劑與時(shí)間的關(guān)系如下：t,s01525354555657590100C(t),g/cm30（1） （1） 試求該反應(yīng)器的停留時(shí)間分布及平均停留時(shí)間。（2）若在該反應(yīng)器內(nèi)的物料為微觀流體，且進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)k=,預(yù)計(jì)反應(yīng)器出口處的轉(zhuǎn)化率。（3）若反應(yīng)器內(nèi)的物料為宏觀流體，其它條件均不變，試問(wèn)反應(yīng)器出口處的轉(zhuǎn)化率又是多少？解：（1）由式（）計(jì)算出反應(yīng)器的停留時(shí)間分布，即：F(t)=C(t)/ C(∝)=C(t)/所得數(shù)據(jù)見下表所示：t,s01525354555657595100F(t)0將上述數(shù)據(jù)作圖即為反應(yīng)器停留時(shí)間分布。根據(jù)由右圖可知，可用試差法得到，使兩塊陰影面積相等。由圖試差得。（2）因進(jìn)行的是一級(jí)反應(yīng)，故可采用離析流模型預(yù)計(jì)反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率。由式（）可得間歇反應(yīng)器中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系：代入離析流模型可得反應(yīng)器出口處平均轉(zhuǎn)化率： （A）采用圖解積分法對(duì)（A）式進(jìn)行積分，其中不同時(shí)間t下的F(t)如上表所示， 的值列于下表中： t015253545556575951000以F(t)～()作圖，計(jì)算積分面積得：（3） （3） 由于是一級(jí)反應(yīng)，所以混合態(tài)對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響，故反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率與微觀流體時(shí)相同，即。，采用脈沖示蹤法，測(cè)得反應(yīng)器出口物料中示蹤劑濃度如下：t,min012345678910C(t),g/l0035663210試計(jì)算：（1） （1） 反應(yīng)物料在該反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間和方差。（2） （2） 。解：（1）根據(jù)題給數(shù)據(jù)用（）式即可求出E(t)，其中m可由（）式求得。本題可用差分法。然后按照（）和（）式算出平均停留時(shí)間和方差。此處用差分法，即： （A） (B)為了計(jì)算和，將不同時(shí)間下的幾個(gè)函數(shù)值列與下表中：tminC(t)g/lE(t)min1E(t)△ttE(t)△tmint2E(t)△tmin20000001000002335465667382911000000∑將上述數(shù)據(jù)代入（A）和（B）式得平均停留時(shí)間和方差：（2）以E(t)～t作圖（略），用圖解積分法的：所以，%。(t)=16texp(4t),min1，試求：（1） （1） 平均停留時(shí)間。（2） （2） 空時(shí)；（3） （3） 空速；（4） （4） 停留時(shí)間小于1min的物料所占的分率；（5） （5） 停留時(shí)間大于1min的物料所占的分率；（6）若用多釜串聯(lián)模型擬合，該反應(yīng)器相當(dāng)于幾個(gè)等體積的全混釜串聯(lián)？（7）若用軸向擴(kuò)散模型擬合，則模型參數(shù)Pe為多少？（8）若反應(yīng)物料為微觀流體，且進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，其反應(yīng)速率常數(shù)為6min1,CA0=1mol/l,試分別采用軸向擴(kuò)散模型和多釜串聯(lián)模型計(jì)算反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率，并加以比較；（9）若反應(yīng)物料為宏觀流體，其它條件與上述相同，試估計(jì)反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率，并與微觀流體的結(jié)果加以比較？解：（1）由（）式得：（2）因是閉式系統(tǒng)，所以：（3） （3） 空速為空時(shí)的倒數(shù)，所以： （4）所以，%。（5）。%。（6）先計(jì)算方差：根據(jù)多釜串聯(lián)模型參數(shù)與方差的關(guān)系得：(7)因，所以返混程度較大，故擴(kuò)散模型參數(shù)Pe與方差關(guān)系應(yīng)用：采用試差法得：Pe=。（8）因是一級(jí)不可逆反應(yīng)，所以估計(jì)反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率既可用擴(kuò)散模型，也可用多釜串聯(lián)模型或離析流模型，其結(jié)果應(yīng)近似。采用多釜串聯(lián)模型，由（）式得：所以有：采用擴(kuò)散模型，前已得到Pe=,所以：代入（）式得：所以有：（9）用離析流模型，因一級(jí)不可逆反應(yīng)，故間歇反應(yīng)器的，所以：反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為XA=，計(jì)算結(jié)果同前題用多釜串聯(lián)模型與擴(kuò)散模型結(jié)果相近。，,實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為80%，為了減小返混的影響，現(xiàn)將反應(yīng)器長(zhǎng)度改為40m，其它條件不變，試估計(jì)延長(zhǎng)后的反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率將為多少？解：當(dāng)反應(yīng)器長(zhǎng)度L=10m時(shí)，其空時(shí)為已知有XA= 所以：1 XA=。由上述與1 XA值，：Da/UL=4。所以軸向有效擴(kuò)散系數(shù)：當(dāng)反應(yīng)器長(zhǎng)度改為40m，其空時(shí)應(yīng)為所以，而反應(yīng)器長(zhǎng)度改變，軸向有效擴(kuò)散系數(shù)Da值不變，所以：，由與值查得：1XA=。所以反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率應(yīng)為：XA==。顯然是由于反應(yīng)器長(zhǎng)度加大后，軸向返混減小，致使出口轉(zhuǎn)化率提高?！鶥,反應(yīng)速率rA=9mol/,進(jìn)料濃度CA0為10mol/l，流體在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間為1min,請(qǐng)按下述情況分別計(jì)算反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率：（1） （1） 若反應(yīng)物料為微觀流體；（2） （2） 若反應(yīng)物料為宏觀流體。并將上述計(jì)算結(jié)果加以比較。解：（1）因是微觀流體，故可用全混流反應(yīng)器的物料衡算式（）,且又是閉式系統(tǒng)，所以：解得： （2）宏觀流體且是零級(jí)反應(yīng)，故只能用離析流模型（）式，先確定式中CA(t)與t的關(guān)系。在間歇反應(yīng)器中：積分上式得：上式中t=10/9min為完全反應(yīng)時(shí)間。而全混流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布為：代入（）式中得：所以出口轉(zhuǎn)化率由此可見，對(duì)于零級(jí)反應(yīng)，其他條件相同，僅混合態(tài)不同，則出口轉(zhuǎn)化率是不同的。，低于同情況下微觀流體的出口轉(zhuǎn)化率。，所以混合態(tài)對(duì)出口轉(zhuǎn)化率沒(méi)有影響。，等溫進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)A→P，其反應(yīng)速率常數(shù)為2min1。 試分別采用軸向擴(kuò)散模型及離析流模型計(jì)算該反應(yīng)器出口的轉(zhuǎn)化率，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。解：（1）用軸向擴(kuò)散模型，故先確定模型參數(shù)Pe。為此需確定該反應(yīng)器的停留時(shí)間分布特征與。而迭代解得：Pe=。代入（）式中，得：所以有：反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為：XA==（2）用離析流模型，對(duì)于一級(jí)反應(yīng)：所以：反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為：XA==上述兩種計(jì)算方法極為近似，這是由于在反應(yīng)器中進(jìn)行的是一級(jí)不可逆反應(yīng)，混合態(tài)對(duì)其無(wú)影響。1. 若不給自己設(shè)限，則人生中就沒(méi)有限制你發(fā)揮的藩籬。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。在紛雜的塵世里，為自己留下一片純靜的心靈空間，不管是潮起潮落，也不管是陰晴圓缺，你都可以免去浮躁，義無(wú)反顧，勇往直前，輕松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些時(shí)間，總會(huì)看清一些事。用一些事情，總會(huì)看清一些人。有時(shí)候覺(jué)得自己像個(gè)神經(jīng)病。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。努力過(guò)后，才知道許多事情，堅(jiān)持堅(jiān)持，就過(guò)來(lái)了。4. 歲月是無(wú)情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。歲月是有情的，假如你奉獻(xiàn)給她的是一些色彩，它奉獻(xiàn)給你的也是一些色彩。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會(huì)多一些色彩斑斕，少一些蒼白無(wú)力。只有你自己才能把歲月描畫成一幅難以忘懷的人生畫卷。學(xué)習(xí)