化学反应工程原理（华东理工大学版）第二版第五章答案

5-1

解：因为是一级反应，对于PTF反应器有： k??ln1?1?xA?解得k??2.30

对于CSTR反应器有：k??xA?1?xA?

解得：xA=0.7 5-2

解：依题意得：cA0k?1?xA2?1?xA?

解得cA0k?1=2

当其它条件不变，而体积是原来的六倍时，cA0k?2=6cA0k?1=12 通过cA0k?2?xA?1?xA?2=12

解得xA=0.75 5-3

解：对管式反应器：k1??ln1?1?xA?xA?0.916

对CSTR反应器有：k2??根据阿累尼乌斯公式： k1?k0ek2k1??83.6?10/423R3?1?xA??2.333

； k2?k0e?2.55

?83?.631T20R/

k0ek0e?83.6?10/T2R33?83.6?10/423RT2=440K 5-4

解：

5-5

解：假设反应为n级，则：

50002500015??1?0.1kcAkcAnn?0.9k0.1?n1?0.250.75k0.25n

解得n=2，所以有：

k0ek0e?E/286R0.1?0.00036 0.1?0.00225

22?E/357R解得E=21.87kJ

5-6 解：

每天的醋酸丁酯的物质的量为2400/116=20.69kmol

每小时醋酸丁酯的物质的量为20.69/（24×60）=0.0144 kmol/min 所以每小时醋酸的物质的量流量为0.0144×2=0.0288 kmol/min 丁醇每小时物质的量流量为0.0288×4.97=0.143kmol/min v0为（0.0288×60+0.143×74）÷0.75=16.41L/min cA0=1.756×10-3 kmol/L 假设反应器的体积为V，则

Vv0?V16.41?0.5?1.756?10?3?3217.4??0.5?1.756?10?

V=1074L=1.074m3 5-7

V1??1?cA0?1??k?cA1?证明：

v0?V21?cA1???1??v0k?c?Af? （式A）

??v0?cA1v0?cA0V1?V2??1???1? ????k?cA1?k?cAf?对上式求导，

d?V1?V2?dcA1?0时，V1?V2有最小值。

d?V1?V2?dcA1?v0??cA1?cA0?cA11??2k?cA1cAf???=0 ??解得cA1=cA0cAf 把上式代入式A，可得

V1v0?V2v0

所以V1?V2