【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)速率對反應(yīng)物濃度。4為什么均相液相反應(yīng)過程的動(dòng)力學(xué)方程實(shí)驗(yàn)測定采用間歇反應(yīng)器?系僅是動(dòng)力學(xué)方程的直接積分，與反應(yīng)器大小和投料量無關(guān)。5現(xiàn)有如下基元反應(yīng)過程，請寫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=×現(xiàn)以氣相分壓來表示速率方程，即(?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，，在恒容下用等摩爾H2，NO進(jìn)

　　

【正文】 ???????????????? ??kckcxxxkcxxxkcxxkcxcxx? 1130A440Rsk m o ???????????????ckVV?? (2)求反應(yīng)器體積和管數(shù) 30A0A100A0A13130AA0AA0Amk m o sk m o ,?????????????????????????RTpcRTVpFVxyy ?? ? ?xxxkcFxxxkcFxxkcxFkcxFrxFVxxAAxxxd11414d1111dddAfAfAfAfAf0A2A20A0AA0220A0A0 2AA2A0AA00 2AA0A0AA0AR??????????????????????????????????????????? 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 30 ? ?? ?670 6 5 6 m0 6 5 6 42 3 3 0 1 9 8 1ln4144320AAA20AA0???????????????????????????????NxxxkcF 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)測得的反應(yīng)速率常數(shù)為 k=。反應(yīng)在內(nèi)徑為 25mm、長為 1m 的管式反應(yīng)器中進(jìn)行，器內(nèi)壓強(qiáng)維持在 （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 ? ? mk m o )(1111121V00VON0R3A00AA0AAA0A???????????????????????TSTVSVVVRTpcxxccyAAA???? ? ?? ?? ? ? ?? ?20 1 5 7 101ln0121ln121d11121d111)1)((dAfAfA0A02AA0A02AA0A0AAAAA0AfAfAf??????????????????????????????????????????????????xxkcxxxkcxxxkcxrxctxAxx? 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 31 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/kgm3 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) tc t2c 0 0 0 0 0 0 0 10 3 3 30 300 20 6 9 120 2400 30 5 14 150 4500 40 4 18 160 6400 50 3 21 150 7500 60 2 23 120 7200 70 1 24 70 4900 80 0 24 0 0 0 ∑ 24 80 33200 22222t m i 33200m i ????????????tc ctctct? 2． 對某一反應(yīng)器用階躍法測得出口處不同時(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/kgm3 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= 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 32 t/min c/kgm3 ∑ c F(t) E(t) 0cct? 02cct? 0 0 0 0 0 0 0 2 4 6 8 10 24 12 14 16 0 0 0 ∑ 2220220m i m i ???????????tc ctccttt? 3． 請將習(xí)題一中停留時(shí)間分布規(guī)律用對比時(shí)間 θ作變量，求 F(θ)， E(θ)， ? ，2θ? 。 解 ? ? ? ? ? ? ? ?m i 10R0R22t2θ ?????????VVVVttEEtFFt???????????? t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 cA/kgm3 0 3 6 5 4 3 2 1 0 ? ? ??tEE ?? ? 0 0 ? ? ??tFF ?? 0 ??? ?? t 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 33 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=20molm3，動(dòng)力學(xué)方程為 ?rA= molm3min1，請用凝集流模型計(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： ? ?? ?? ? 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 40 4 50 3 60 2 70 1 80 0 0 0 ∑ 24 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 34 ? ?? ? ? ?3AA0D3AA0BA0AAmm o mm o ??????????????????? ?xccxccctFxx i ② PFR 模型計(jì)算時(shí)： ? ?? ?1101d101d1dm i AAA0 2AA0 2AAA00AAA00AAA???????????????xxxxxxxcrxcVVxxxR?? ③ CSTR 模型計(jì)算 ? ? ? ?110m i 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=25molm3，動(dòng)力學(xué)方程為?rA= molm3min1，請分別用： (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 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 35 0 0 0 0 0 10 3 3 20 6 9 30 5 14 40 4 18 50 3 21 60 2 23 70 1 24 80 0 24 0 ∑ 24 ? ? xp1A ???????????? ? ktccx (2)多級(jí)混合槽模型： 1111122θ2θ??????? ?????????? ???????NNkxNN???? (3)PFR 模型： 8 1 1 11ln201d201d1dm i AA0AA0AA0AAA00RAAA???????????????xxxxxxrxcVVxxx?? (4)CSTR 模型： ? ? ? ?120m i AAAAA0AA0AfAA00R???????????xxxxcxcrccVV?? 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 36 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 ? ?? ? ? ?? ? ? ?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 PFR， F(1)=1， E(1)=∞ ， F()=0， E()=0， E()=0