化學(xué)反應(yīng)工程課后習(xí)題答案(第二版)(參考版)
2024-10-26 16:41本頁(yè)面
【正文】 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)。定常態(tài)時(shí)用惰性示蹤物以恒定流量 2 104mol 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。 解 （ 1）凝集流模型 t/min c/kg 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。m3 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 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。 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=20molm3 ∑ 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? 。 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 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/kg試求反應(yīng)條件下的平均停留時(shí)間和空間時(shí)間。這時(shí)測(cè)得的反應(yīng)速率常數(shù)為 k=。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)，在 350℃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 2AA2A02AAAA0A342R30AA0)211(2121134πmkm 500xxkckcryVRTpc???????????????????????? 28 ? ?? ?19919191ln1241d1211211dA0A0AAAA002AA0A02AA20AA0AAA??????????????????????????????????????????????????? ??kckcxxxkcxxxkcxxkcxcxx? 1130A440Rskm ???????????????ckVV?? (2)求反應(yīng)器體積和管數(shù) 30A0A100A0A13130AA0AA0Amkm skm ,?????????????????????????RTpcRTVpFVxyy ?? ? ?xxxkcFxxxkcFxxkcxFkcxFrxFVxxAAxxxd11414d1111dddAfAfAfAfAf0A2A20A0AA0220A0A0 2AA2A0AA00 2AA0A0AA0AR??????????????????????????????????????????? 29 ? ?? ?6706 m06 423 01 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)。 解 ,kP hrNm120,skm ,2ON2N OA1301132AA222????????????xTpVkkcr (1) 恒容過(guò)程 3AA231R3AS13A00 2A20AA0AR10 1 94 mk m o l0 1 94 sk m o 3 6 120)1(d??????????????????????xxVcFxkcxFV (2) 變?nèi)葸^(guò)程 27 3AAAA2A0A0A0A2A20AA0A02A20AA0A02AA2A0A0A02AA2A0A0R2A0AAA0AAA2A0A02R)1l n (61d116)1(d11d1d1,1,2212d11A???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????xxxxxkcFxxxkcFxxkcFxxxkcFxxxkcFVyxxxkcFV??? 19. 均相氣相反應(yīng) A→ 3P，服從二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。已知 k=，處理氣量為 120m3hr1（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），使 NO2分解 70%。 解 ? ? ? ?? ? ? ?srsrbabasrsrbabasrsrbabasrbaRTPyykRTPyykRTppkRTppkryPpRTppkRTppkcckcckrRTcp??????????????????????????????總總總SR2BA1SR2BA1AAASR2BA1SR2BA1AAA 26 srbaxxccxxcckxxccxxckrxxcccxxcccxxcccxxcc???????????????????????????????????????????????????????AAAA0S0AAAA0R02AAAA0B0AAAA01AAAAA0S0SAAAA0R0RAAAA0B0BAAAA0A
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