【正文】 AA0m2/1A1m2/1m2/1AAA0mA1m2m2AA0Am1,1,2/11,2????????????????????????或 4. 在體積 VR=，進行反應(yīng) SRBA21 ?? ??? ???kk ，式《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 16 中 k1=7m3kmol1min1， k2=3m3kmol1min1，兩種物料以等體積加入反應(yīng)器中，一種含 m3。 解 ? ?13BA13AB0B13A3A3SR3B3B030A215m i n15m i nmk m o mk m o mk m o mk m o mk m o 2mk m o 2?????????????????????????????????????????????????vvvrccrcccccc半：每一股是總物料量的一? 5. 可逆一級液相反應(yīng) PA? ??? ?? ，已知 0,mk m o P030 ??? ? cc A ；當(dāng)此反應(yīng)在間歇反應(yīng)器中進行，經(jīng)過 8min 后， A 的轉(zhuǎn)化率為 %，而平衡轉(zhuǎn)化率是 %，求此反應(yīng)的動力學(xué)方程式。m3， cAf=m3。m3，出口流中 cP= kmol (1)平推流反應(yīng)器； (2)全混流反應(yīng)器； (3)平推流與全混流反應(yīng)器的最佳組合；(4)全混流反應(yīng)器與一分離器 的最佳組合。 證 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 20 AfA0A1Af0A2A1Af2A101A21Af1AAfAf1A21A0A1A1A0A1fAAfA0010d )(d11)(cccccckckccckkcckccckkcckcccrccA ???????????????? ??????? R2R121AfA0AfAfA02AfA0Af0A0A1 111111VVcckkkccccckkcckc?????????? ???????????? ???????? 9. 半衰期為 20 小時的放射性流體以 的流量通過兩個串聯(lián)的 40m3全混流反應(yīng)器后，其放射性衰減了多少？ 解 ? ?? ?? ?? ? ? ?? ? 40011402AAAAA0AA0A0AAA01200AA???????????????????總轉(zhuǎn)化率。只有一級反應(yīng)存在半衰xxxxkcxccrcckeecc kkt? 10. A進行平行分解反應(yīng)，其速率式為 ↗ R rR=1 kmolm3min1 ↘ T rT=cA kmolm3。 解 低濃度操作對生成目的產(chǎn)物 R 有利， 對全混流反應(yīng)器，可在極低的濃度下操作 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 21 1001 1)01(211)()(AfAfAfA0pAfA0R??????????? ccccSccc 對平推流反應(yīng)器，則盡量使其轉(zhuǎn)化率提高。 解 當(dāng) t→∞ 時， pAe= 故為可逆反應(yīng)， 設(shè)此反應(yīng)為一級可逆反應(yīng)，則 ? ?AeAA0Ae21AA02A1P2A1Aln)(pppptkkppkpkpkpktp??????????積分，得 以 (ln(pApAe))對 t 作圖 t 0 2 4 6 8 10 12 14 pA PApAe ln(pApAe) 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 22 ? ?AA0AA21AeAeA0212110)()(ppprkkpppkkKkkty????????????????????? 12. 氣相反應(yīng) A+B=R 的動力學(xué)方程為 (?rA)=k(pApB?pR/KP)，式中 2138 Pasmm ol2620e ???? ??????? ??? Tk 112P Pa35 60e ?? ???????? TK 請確定最佳反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系。代入，設(shè)比較合理。 ? ? ? ? ???? kkxxxkxk xxkc xxc 21 2121 AfAfAfAfAfAfA0 AfAfA0 ????????? 與簡單地把處理量減半等效。m3s1。m3， cR0=0，處理量為 m3hr1。恰好是最佳操作條件個反應(yīng)器并聯(lián)，將最大當(dāng)?? 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 25 A0AA ????? ccx 15. 一級不可逆連串反應(yīng) CBA 21 ? ??? ?? kk ， k1=， k2=，進料流率 V0為 1m3hr1， cA0=1kmol試求：采用兩個 VR=1m3的全混流反應(yīng)器串聯(lián)時，反應(yīng)器出口產(chǎn)物 B 的濃度。 解 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 26 ? ? ? ?? ?? ? ? ?AAA0A0AA0A0A0AA0B0BBAA0B0BAAA0A2BAAAA0AAA0AAA0AA0AAA2323221dd413112121111dd1xxcxVxnnxVxnnVncxnnnxxccckctxxcryxVVxnntnVr??????????????????????????????????????? ? ? 2AAA2 0AA 231dd ???????? ???? xxxkctx 17. 已知常壓氣相反應(yīng) SRB2A21 ?? ??? ???kk 動力學(xué)方程為 srba cckcckr SR2BA1A ??? ，試用下列三種方式表達動力學(xué)方程： (1)組分分壓； (2)組分摩爾分率； (3)組分初始濃度和 A的轉(zhuǎn)化率。 在平推流反應(yīng)器中 下 時等溫分解。當(dāng) (1)不考慮體積變化； (2)考慮體積變化時，求反應(yīng)器的體積。在 、 350℃ 和V0=4m3hr1下，采用 — 個 25mm 內(nèi)徑，長 2m 的實驗反應(yīng)器，能獲得 60％轉(zhuǎn)化率。 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℃ 。反應(yīng)在內(nèi)徑為 25mm、長為 1m 的管式反應(yīng)器中進行，器內(nèi)壓強維持在 （絕），進料中僅含組分 A，當(dāng)其轉(zhuǎn)化率為 20%，空間速度為 45hr1（反應(yīng)條件下的計算值）。 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 ∑ c F(t) E(t) tm3 0 求其停留時間分布規(guī)律，即 F(t)， E(t)， t ， 2t? 解 : 階躍法求停留時間分布規(guī)律 c0= 《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版習(xí)題解答 32 t/min c/kg 解 ? ? ? ? ? ? ? ?m i 10R0R22t2θ ?????????VVVVttEEtFFt???????????? t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 cA/kgm3，動力學(xué)方程為 ?rA= mol 本題若用 PFR 及 CSTR 模型計算時，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 時間 t/min c/kgm3，動力學(xué)方程為?rA= mol 計算出口物料中 A組分的轉(zhuǎn)化率。m3 ∑ 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，采用軸向擴散模型，計算其 Pe值與出口物料中 A 組分的轉(zhuǎn)化率。 (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