反應工程復習題

1、一、概念題：(15%)1.復雜反應:反應經(jīng)二步或兩步以上的簡單反應組成的反應,既由幾個簡單反應分步完成的反應。2.本征動力學：研究沒有擴散過程存在的，即排除了流體在固體表面處的外擴散影響及流體在固體孔隙中的內(nèi)擴散影響的情況下，固體催化劑及與其相接觸的氣體之間的化學反應動力學。3.空時：反應器有效容積VR與流體在反應器入口溫度及入口壓力下的體積V0之比值。4.膨脹因子：關鍵組分A的膨脹因子等于反應計量系數(shù)的代數(shù)和除以A組分計量系數(shù)的相反數(shù)。5.轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化了的A組分量與A組分的起始量之比值。6.單一反應:一組特定的反應物反應生成一組特定的產(chǎn)物。7.化學反應速率：單位反應體系內(nèi)反應程度隨時間的變化

2、率。8.收率：在系統(tǒng)中生成目的產(chǎn)物消耗A的量與加入系統(tǒng)中A物質(zhì)的量之比。9.返混:連續(xù)流動反應器中不同停留時間的物料之間的均勻化過程，稱之返混。10.空速：在標準狀態(tài)單位時間內(nèi)投入單位有效反應器容積內(nèi)的物料體積。11.宏觀動力學：討論固相上某一點及與該點相接觸的氣相之間進行化學反應的反應速率關聯(lián)式，即排除了內(nèi)、外擴散影響后的化學反應功力學。12.停留時間分布：在反應器中，由于流動狀況的不同，物料微元體在反應器中的停留時間可能是各不相同的，存在一個分布，稱為停留時間分布。13.平推流反應器：是指通過反應器的物料沿同一方向以相同速度向前流動，像活塞一樣在反應器中向前平推。（PFR）14.全混流反應

3、器：是指流入反應器的物料，在瞬間與反應器內(nèi)的物料混合均勻，即在反應器中各處物料的溫度、濃度都是相同的。（CSTR）二、填空題 1.(2%) 返混指的是在 連續(xù)流動反應 系統(tǒng)中不同年齡物料之間的混合. 2.(3%) 在反應器設計中,物料衡算的基本方程是: 輸入量 = 輸出量 + 反應量 + 累積量 . 3.(4%) 有一連串反應，已知主副反應的動力學方程均為一級，宜采用 CSTR 、 PFR 、 BSTR 反應器; 若 E1 < E2 ,應采用 降低 溫度. 4.(2%) CSTR 的熱穩(wěn)定性的判據(jù)是 和 . 5.(4%)在不可逆反應表達式中，級數(shù)越高是否反應速度越快？為什么？ 在不可逆反

4、應表達式中，級數(shù)越高反應速度不會越快。反應級數(shù)的高低并不單獨決定反應速度的快慢，反應級數(shù)只反映反應速度對濃度的敏感程度，級數(shù)越高，濃度對反應速度的影響越大。6(2%)非等容反應過反應物濃度與轉(zhuǎn)化率的關系為CA= .7.(2%) 膨脹因子的物理意義是 關鍵組分A消耗1mol時，引起反應物系物質(zhì)的量的變化量 .8.(2%) 空時的定義是 在規(guī)定條件下，進入反應器的物料通過反應器體積所需要的時間。9.(2%) CSTR 的熱穩(wěn)定性的必要條件是 和 。 10.(4%) 物料在平推流反應器和全混流反應器中具有 停留時間分布:在平推流反應器中的停留時間 ,在全混流反應器中的停留時間 。12.（2%） 兩種

5、最常見的尋求停留時間分布的實驗方法是階躍輸入法和 脈沖輸入法。 13. (4%)有一平行反應，P為目的產(chǎn)物，且rP=k1CAa，rs=k2CAb，其瞬時收率p= 。若a>b，應采用 a 反應器（a.平推流反應器；b.全混流反應器）。若E1<E2，反應應在 較低 （較高、較低）溫度下進行。計. 1. 活塞流模型的基本假設。（平推流模型的基本假設）2. 簡述Langmuir等溫吸附方程的基本特點。3. 全混流模型的基本假設。4. 在不可逆反應表達式中，級數(shù)越高是否反應速度越快？為什么？5. 非理想流動的原因有哪些？6. 什么叫返混？返混的影響怎樣？7. 什么叫停留時間分布？8. 多釜串

6、聯(lián)模型的假設有哪些？9. 求均相反應動力學參數(shù)有哪些？舉例之。10.Thiele 模數(shù)的物理意義？以及與催化劑內(nèi)擴散的效率因子的聯(lián)系三、 計算題： 1. 在間歇反應器中進行等溫不可逆反應 A B + D,已知 cA0=0.8 mol/L,當A的轉(zhuǎn)化率為50% 時所需時間為 20 min, A 反應掉 75% 所需時間為 40 min,求反應動力學方程. 2.在平推流反應器中進行等溫一級反應,出口轉(zhuǎn)化率為 0.9, 現(xiàn)將該反應移到一個等體積的全混流反應器中進行且操作條件不變,問出口轉(zhuǎn)化率為多少? 3. 已知某二級不可逆反應在全混流反應器中進行等溫反應,出口轉(zhuǎn)化率為60. 今將其移入工業(yè)反應器中進

7、行, 由停留時間分布測定知, 該反應器的無因次散度為 0.5.求在其他條件相同情況下, 工業(yè)反應器出口轉(zhuǎn)化率為多少?4.在活塞流反應器中進行下列等溫二級不可逆反應：2AB+C，物料體積流量為12M3/min，已知CAO=0.5Kmol/M3，速率常數(shù)k=0.6M3/Kmol.s，當反應器體積為1.5M3時，A的轉(zhuǎn)化率為多少？5.在活塞流反應器中進行某二級不可逆分解反應，反應過程中無體積變化，物料體積流率V0=12m3/min，反應物A的初始濃度CA0=0.5kmol/L，反應速率常數(shù)k=0.6L/(kmol.s)，求達到xA=0.7所需的反應體積為多少？6.在全混流反應器中進行液相反應 A+BC+D反應速率rA=rB=k1CACB-k2CCCD,k1=7m3/(kmol.min),k2=3m3/(kmol.min),A與B分別進入反應器，其體積流量均等于4L/min，加入的物料中A與B的濃度分別為2