化学反应工程大题

cR?(cA0?cAf)Sp?(cA0?cAf)?(1?0)1?11?0?011?2cAf?cAf

对平推流反应器，则尽量使其转化率提高。

cR??cA0?cAf?Sp??1dcAcAf1?3cAfcA011?ln?0.462mol?m331?0

12、某液相一级不可逆反应在体积为VR的全混釜中进行，如果将出口物料的一半进行循环，新鲜物料相应也减少一半，产品物料的转化率和产物生成速率有什么变化？ 解

全混流循环时??cA0xAf?xA0

?rAf出口物料一半与等量的xA=0的物料混合，xA0=0.5xAf。

??cA0xAf?0.5xAf0.5xAf?kcA0?1?xAf?k?1?xAf?2k??xAf1?xAfxAf?2k?

1?2k?与简单地把处理量减半等效。

cA0xAfV0?2k??V0cA0kVR ?cA0???21?2k?21?2k???8

13、有一自催化反应A→R， 动力学方程为 ?rA=0.001cAcR kmol·m-3s-1。 要求反应在4个0.1m3的全混流反应器中进行，反应物初始浓度cA0=10kmol·m-3，cR0=0，处理量为5.4 m3hr-1。如何排列这4个反应器（串联、并联、或串并联结合）才能获得最大的最终转化率？最大的转化率是多少？ 解

?rA?0.001cAcR?0.001cA?cA0?cA?d?0.001cA?cA0?cA???0dcA当 d??rA??0, ?rA 最大dcAcA?1cA0?cR?52?cA0?cA??cA?0??cA0?cA10?5??200s0.001cAcR0.001?5?5

将3个反应器并联，??另外一个串联在后面0.1?3?3600?200s，恰好是最佳操作条件。5.4cA?3.486kmol?m?3VRc?c5?cA?A0A?V00.001cAcR0.001cA?5??5?cA??xA?1?

cA3.486?1??0.6514 cA01012??B???C，k1=0.25hr-1，k2=0.05hr-1，进料流率V0为14、一级不可逆连串反应A?kk1m3hr-1，cA0=1kmol·m-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。 解

9

cA?cA01?1?k1?m?cB?cA0k1?m?1?k1?m??1?k2?m??m?VR1??1hrV011?0.8kmol?m?3?1?0.25?1?0.25第一个反应器出口：cB1??0.1905kmol?m?3?1?0.25??1?0.05?0.8第二个反应器出口：cA2??0.64kmol?m?3?1?0.25?第一个反应器出口：cA1?就第二个反应器对B作物料衡算：V0cB2?V0cB1??k1cA2?k2cB2?VR从中解出cB2：cB2?k1cA2VR?V0cB10.25?0.64?0.1905??0.3338kmol?m?3V0?k2VR1?0.05

15、有一有效容积VR=1m3，送入液体的流量为1.8m3hr-1的反应器，现用脉冲示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为：

t/min c/kg·m-3

0 0

10 3

20 6

30 5

40 4

250 3

60 2

70 1

80 0

求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?t 解：示踪法求停留时间分布规律

t/min

0 10 20 30 40

c/kg·m-3

∑F(t)

0

E(t)

0 5

t·c 0 30 120 150 160

t2c

0 300 2400 4500 6400

c

0 3 9 14 18

0.125 0.0120.3750 0.5833 0.75

0.0250 0.0208 0.0167

0 3 6 5 4

10

50 3 21 0.875 0.012

157500 5

0 60 2 23 0.9580.008127200 3 3 0 70 1 24 1.0 0.00470 4900 2 80 0 24 1.0 0 0 0 ∑

24

80

33200

t??tc?c?80024?33.33min2

?2??tc?t2332002t?c?24?33.33?272.2min2

16、对某一反应器用阶跃法测得出口处不同时间的示踪剂质量浓度变化关系为：

t/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 c/kg·m-3

0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.4

0.5

0.5

5

1

1

3

8

0

0

求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?2t 解: 阶跃法求停留时间分布规律c0=0.5kgm-3

t?ct2?ct/mic/kg·m-∑c F(t) E(t) cc 00n 3

0 0 0 0

0 0 0 2 0.05 0.00.1 0.0

0.2 0.4 5 5

4

0.11

0.1

0.2

0.0

0.4

1.92

11