化學(xué)反應(yīng)工程第二課后

1、化學(xué)反響工程第二版課后答案化學(xué)反響工程第二版課后答案76/76化學(xué)反響工程第二版課后答案第一章習(xí)題化學(xué)反響式與化學(xué)計(jì)量方程有何異同?化學(xué)反響式被騙量系數(shù)與化學(xué)計(jì)量方程中的計(jì)量系數(shù)有何關(guān)系?答：化學(xué)反響式被騙量系數(shù)恒為正當(dāng)，化學(xué)計(jì)量方程中反響物的計(jì)量系數(shù)與化學(xué)反響式中數(shù)值同樣，符號(hào)相反，對(duì)于產(chǎn)物二者同樣。2何謂基元反響?基元反響的動(dòng)力學(xué)方程中活化能與反響級(jí)數(shù)的含義是什么?何謂非基元反響?非基元反響的動(dòng)力學(xué)方程中活化能與反響級(jí)數(shù)含義是什么?答：假如反響物嚴(yán)格依據(jù)化學(xué)反響式一步直接轉(zhuǎn)變生成產(chǎn)物，該反響是基元反響?；错懛腺|(zhì)量作用定律?；错懙幕罨苤?摩爾活化分子的均勻能量比一般分子的均勻能量

2、的高出值?；错懙姆错懠?jí)數(shù)是該反響的反響分子數(shù)。全部不符合質(zhì)量作用定律的反響都是非基元反響。非基元反響的活化能沒有明確的物理意義，僅決定了反響速率對(duì)溫度的敏感程度。非基元反響的反響級(jí)數(shù)是經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，決定了反響速率對(duì)反響物濃度的敏感程度。3若將反響速率寫成rAdcA，有什么條件?dt答：化學(xué)反響的進(jìn)行不引起物系體積的變化，即恒容。4為何均相液相反響過程的動(dòng)力學(xué)方程實(shí)驗(yàn)測(cè)定采納間歇反響器?答：在間歇反響器中可以直接獲取反響時(shí)間和反響程度的關(guān)系，而這類關(guān)系僅是動(dòng)力學(xué)方程的直接積分，與反響器大小和投料量沒關(guān)。現(xiàn)有以下基元反響過程，請(qǐng)寫出各組分生成速率與濃度之間關(guān)系。(1)A+2B?CA+C?D(2)A

3、+2B?CB+C?DC+DE(3)2A+2B?CA+C?D解rAk1cAcB2k2cCk3cAcCk4cDrB2k1cAcB22k2cC(1)k1cAcB2rCk2cCk3cAcCk4cDrDk3cAcCk4cDrAk1cAcB2k2cCrB2k1cAcB22k2cCk3cBcCk4cD(2)k1cAcB2rCk2cCk3cBcCk4cDk5cCcDk6cErDk3cBcCk4cDk5cCcDk6cErA2k1cA2cB22k2cCk3cAcCk4cDrB2k1cA2cB22k2cC(3)k1cA2cB2rCk2cCk3cAcCk4cDrDk3cAcCk4cD6氣相基元反響A+2B2P在30和

4、常壓下的反響速率常數(shù)kc=2.651046-2s-1?，F(xiàn)mkmol2以氣相分壓來表示速率方程，即(-rA)=kPpApB，求kP=?（假設(shè)氣體為理想氣體）解T27330303Kkc2.65104m6kmol2s1cpRT2kcpArAkccAcB2pBRTRTrAkppApB2kPkc2.65104m6kmol2s1(RT)38.314kJkmol1K13303K1.655106kmolm3s-1kPa-3有一反響在間歇反響器中進(jìn)行，經(jīng)過8min后，反響物轉(zhuǎn)變掉80，經(jīng)過18min后，轉(zhuǎn)變掉90，求表達(dá)此反響的動(dòng)力學(xué)方程式。解11xAktxAcA01(kcA0)8min10.81810.82(

5、kcA0)18min10.911810.92假設(shè)正確，動(dòng)力學(xué)方程為dcAkcA2dt8反響A(g)+B(l)C(l)氣相反響物A被B的水溶液汲取，汲取后A與B生成C。反響動(dòng)力學(xué)方程為：-r=kcc。因?yàn)榉错懳顱在水中的濃度遠(yuǎn)大于A，在反響過程中可視AAB為不變，而反響物A溶解于水的速率極快，以致于A在水中的濃度恒為其飽和溶解度。試求此反響器中液相體積為3時(shí)C3-1hr-1，cB0=3kmol-3，5m的生成量。已知k=1mkmolm-3，水溶液流量為3-1。cA飽和=0.02kmolm10mhr解rAkcAcB由已知條件，cA與cB均為常數(shù)rA10.0230.06kmolm3hr1反響時(shí)間即液

6、相在反響器中的逗留時(shí)間5m30.5hr10m3hr1C的生成量NC0.06kmolm3hr10.5hr5m30.15kmol9反響2H22NON22H2O，在恒容下用等摩爾H2，NO進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得以下數(shù)據(jù)總壓/MPa0.02720.03260.03810.04350.0543半衰期/s26518613510467求此反響的級(jí)數(shù)。解2dpAkppAnpndpAkpdtdtpAt12pndpAdtpA00pAn1pA11n1nn1kptn1pA0pAkptpA0tt12pA0.5pA01pA10n0.51npA01nkpt12n110.51np1A0nt12ln10.51n1nlnpA0lnt12

7、pA01p總kpn1kpn12pA00.13600.16300.19050.21750.2715t1226518613510467lnpA01.9951.8141.6581.5261.304lnt125.5805.2264.9054.6444.205lnt12對(duì)lnpA0作圖，得直線5.02t/1n4.8l4.0-2.1-1.8-1.7-1.6-1.5-1.4-1.3-1.2lnpA0Y=A+B*XParameterValueErrorA1.602170.01399B-1.99460.00834斜率1.99461.99461nn3三級(jí)反響10考慮反響A3P，

8、其動(dòng)力學(xué)方程為rA1dnAknA試推導(dǎo)在恒容下以總壓表VdtV示的動(dòng)力學(xué)方程。解3APp總t0nA00pA00pA0ttnA3nA0nApA3pA0pA3pA02pApA13pp總nA3pA0p總V2A02RTdnAVdp總2RT1Vdp總3pA0p總V2RT2RTkVdtVdp總3pA0p總dtA和B在水溶液中進(jìn)行反響，在25下測(cè)得以下數(shù)據(jù)，試確立該反響反響級(jí)數(shù)和反響速度常數(shù)。時(shí)間/s-3116.8319.8490.2913.81188A99.090.683.070.665.342.4c/kmolmcB/kmolm-356.648.240.628.222.90解由cA-cB=42.4可知反響

9、應(yīng)按以下方式A+B產(chǎn)物進(jìn)行設(shè)為二級(jí)反響dcAkcAcB積分得：kt1lncAcB0dtcA0cB0cA0cB以1lncA對(duì)t作圖若為直線，則假設(shè)正確。cA0cB0cB由cA0-cB0=42.4整理得數(shù)據(jù)以下：t116.8319.8490.2913.81188y10.0130.0140.0160.0210.024lncA9967cA0cB02cB線性回歸：40.0260.0240.0220.020y0.0180.0160.0140.012020040060080010001200tY=A+B*XParameterValueErrorA0.011661.84643E-4B1.08978E-52.5

10、5927E-7y1.0898105t0.01166k1.0898105m3kmol1s1dcA1.0898105cAcBdt丁烷在700，總壓為0.3MPa的條件下熱分解反響：C4H102CH4+H2(R)(S)初步時(shí)丁烷為116kg，當(dāng)轉(zhuǎn)變率為50%時(shí)dpA0.24MPas1，求此時(shí)dtdpR，dnS，dyA。dtdtdt解dpR2dpA20.240.48MPas1dtdt5dpSdpAnSpSVdnSVdpSdtdtRTRTnA01162kmolxA0.5時(shí)58nA1kmol，nR2kmol，nS1kmol，nt4kmolntRT4RTVp總300dnSVdpS4dpS42.40.032k

11、mols1dtRTdt300dt300dyA1dpA10.240.8s1dtp總dt0.313某二級(jí)液相不行逆反響在初始濃度為-3時(shí)，反響到某一濃度需要5kmolm濃度為1kmolm-3時(shí)，反響到同一濃度需要283s，那么，從初始濃度為應(yīng)到1kmolm-3需要多長(zhǎng)時(shí)間？解285s，初始-35kmolm反t=285-283=2s反響前后體積不變的不行逆反響，已經(jīng)反響掉的部分不會(huì)對(duì)反響產(chǎn)生任何影響。反響過程中的任意時(shí)刻都可以作為初始時(shí)刻和終了時(shí)刻。在間歇攪拌槽式反響器中，用醋酸與丁醇生產(chǎn)醋酸丁酯，反響式為：CH3COOHC4H9OHH2SO4CH3COOC4H9H2OABRS反響物配比為：A(mo

12、l):B(mol)=1:4.97，反響在100下進(jìn)行。A轉(zhuǎn)變率達(dá)50需要時(shí)間為24.6min，輔助生產(chǎn)時(shí)間為30min，每天生產(chǎn)2400kg醋酸丁酯（忽視分別損失），計(jì)算反響器體積?；祀s物密度為-3750kgm，反響器裝填系數(shù)為0.75。解6ABRSMi6074116R產(chǎn)量2400/24100kghr11000.862kmolhr1116轉(zhuǎn)變率50%，則A的投料量0.8621.724kmolhr10.5折算成質(zhì)量流量1.72460103.4kghr1則投料量1.7244.9774634.1kghr1A:B1:4.97B總投料量103.4634.1737.5kghr1換算成體積流量737.50.

13、9834m3hr1750總生產(chǎn)時(shí)間24.63054.6min折合54.60.91hr60反響器有效體積0.98340.910.8949m30.8949反響器整體積1.2m315反響(CHCO)O+HO2CHCOOH在間歇反響器中15下進(jìn)行。已知一次加入反響物料322350kg，此中(CH3CO)2O的濃度為216molm-3，物料密度為1050kgm-3。反響為擬一級(jí)反應(yīng)，速率常數(shù)為k=5.708107exp(-/)min-1，=49.82kJmol-1。求xA=0.8時(shí)，ERTE在等溫操作下的反響時(shí)間。解k5.708107exp(49820)0.05252min18.314288t11113

14、0.6minlnxAlnk10.0525210.816在100下，純A在恒容間歇反響器中發(fā)生以下氣相反響:2AR+SA組分分壓與時(shí)間關(guān)系見下表:t/sec020406080100120140160pA/MPa0.0.090.080.050.030.010.000.000.00160628842試求在100，0.1MPa下，進(jìn)口物流中包含20%惰性物，A組份流量為100molhr-1，達(dá)到95%轉(zhuǎn)變率所需的平推流反響器的體積。解7平推流反響器的逗留時(shí)間與間歇反響器的反響時(shí)間同樣。由數(shù)據(jù)表可知，pA00.08MPa，轉(zhuǎn)變率95%pA0.004MPa所需要的反響時(shí)間為14040100s1008.31

15、4373.15Vv36001000.1077m310610.20.117間歇操作的液相反響AR，反響速率測(cè)定結(jié)果列于下表。欲使反響物濃度由A0-3-3需多少時(shí)間?c=1.3kmolm降到0.3kmolm-.0.81.01.32.0c/kmolmA12345(-3-.0.00.00.040.04rA)/kmomin解cA01.3kmolm-3cAf0.3kmolm-3xAdxAcAdcAtrcA00(rA)cA0(rA)圖解積分cAkmolm-1.32.0rA1103.

16、332.01.672.04.01016.720.022.223.8tr0.12.016.72(1.672410)0.2(16.720)220.3(2022.2)2.7023.676.3312.7min218一氣相分解反響在常壓間歇反響器中進(jìn)行，在400K和500K溫度下，其反響速率均可表達(dá)為-rA=232mol-3-1，式中pA的單位為kPa。求該反響的活化能。Amsp解8將分壓換算成濃度：pAcART400K下：rA23pA2kmolm3s1rA23cA2400R2同理：500K下：rA23cA2500R2rA40016E117421Jmol1rAexp400E500258.314500有以

17、下化學(xué)反響CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4(I)(A)(B)(P)(I)在反響前各組分的摩爾數(shù)分別為nI0=1mol；A0=2mol；B0=3mol；P0=0，求化學(xué)膨脹率（用nnn兩種方法）。解方法一AyA0A1111yA0211A1233A31方法二Vx1Vx0103221231AVx1233020在555K及0.3MPa下，在平推流管式反響器中進(jìn)行氣相反響AP，已知進(jìn)猜中含A30%（摩爾分?jǐn)?shù)），其余為惰性物料，加料流量為6.3mols-1，動(dòng)力學(xué)方程式為-rA=0.27cAmolm-3s-1為了達(dá)到95轉(zhuǎn)變率，試求：(1)所需空速為多少?(2)反響器容積大小?解9V06.3103

18、8.314555.150.0969m3s13000.95dxA0.95dxA1111.10scA00rA00.271xAln0.950.271SV111.1010.09s1VRV00.096911.101.075m3標(biāo)準(zhǔn)空速為：V0T0p273.150.3Tp00.09690.1013SVNO555.150.131s1VR1.07521液相一級(jí)不行逆分解反響AB+C于常溫下在一個(gè)2m3全混流反響器（CSTR，MFR，連續(xù)攪拌槽式反響器）中等溫進(jìn)行。進(jìn)口反響物濃度為-33-1，1kmolm，體積流量為1mhr出口轉(zhuǎn)變率為80%。因后續(xù)工段設(shè)備故障，出口物流中斷。操作人員為此緊急停止反響器進(jìn)料。半

19、小時(shí)后故障除掉，生產(chǎn)恢復(fù)。試計(jì)算生產(chǎn)恢復(fù)時(shí)反響器內(nèi)物料的轉(zhuǎn)變率為多少？解第一求反響速率常數(shù)VcA0cA210.2k2hr1V0rAf10.2k全混流反響器切斷進(jìn)出料即為間歇反響器cAektcAe20.5cA0.0736kmolm3cA00.2xAcA0cA10.0736cA010.926422第17題中的反響，(1)當(dāng)cA0=1.2kmolm-3，進(jìn)料速率1kmolAhr-1，轉(zhuǎn)變率為75；-3，進(jìn)料速率2kmolAhr-1，出口為-3-3，(2)cA0=1.3kmolm0.3kmolm；(3)cA0=2.4kmolm-31kmolAhr-1。計(jì)算三種狀況下，用全混流反響出口依舊為0.3kmo

20、lm，進(jìn)料速率為器的體積各為多少?解10VcA0cAV0FA0V0rAfcA0cA1.210.750.3由數(shù)據(jù)表，對(duì)應(yīng)rA0.5kmolm3min1VR25m31.20.560VR51m31.30.560VR329m32.40.56023R30-33-1A0B03反響A+BR+S，已知V=0.001m，物料進(jìn)料速率V=0.510mmin，c=c=5molm，動(dòng)力學(xué)方程式為-3-1-1。求：(1)反響在平推流反響器中進(jìn)rA=kcAcB，此中k=100mkmolmin行時(shí)出口轉(zhuǎn)變率為多少？(2)欲用全混流反響器獲取同樣的出口轉(zhuǎn)變率，反

21、響器體積應(yīng)多大?(3)若全混流反響器體積R3?V=0.001m，可達(dá)到的轉(zhuǎn)變率為多少3-1hr-1-3-33-1。已知k=1mkmol，cB0=3kmolm，cA飽和=0.02kmolm，水溶液流量為10mhr解平推流VR1xAfdxA21(11)V0kcA00(1xA)kcA01xAfxAf11110.51VRkcA010.0010.15V00.0005全混流VRcA0cAcA0cA0.0050.00254V0rAkcAcB1000.00252VRV00.510342103m3VRcA0cAcA0cAcA0 xA2V0rAkcAcBkcA201xA(2)VR0.001m30.5103xA21

22、000.0051xA1xA2xA0.38201xA11在全混流反響器中進(jìn)行以低等溫液相反響：2ABC2rc=k1cAAB2DrD=22ABkccA的初始濃度為-3-3。假設(shè)2.5kmolm，A和C的出口濃度分別為0.45和0.75kmolm進(jìn)口物流中不含B、C、D，反響時(shí)間為1250sec，求：出口物流中B和D的濃度；k1和k2。解反響共耗費(fèi)A2.50.452.05kmolm3每耗費(fèi)個(gè)生成個(gè)，生成C所耗費(fèi)的A為20.751.5kmolm32A1C生成D所耗費(fèi)的A為2.051.50.55kmolm3每耗費(fèi)1個(gè)A將生成2個(gè)D，所以D的出口濃度為0.5521.1kmolm3每生成1個(gè)C伴生1個(gè)B，但

23、每生成1個(gè)D又耗費(fèi)0.5個(gè)B，所以，B的濃度為0.7kmolm3CC0.750rC1250k10.452k12.963103m3kmol1s1CD1.10rD12502k20.450.2k24.889103m3kmol1s112第二章習(xí)題1.動(dòng)力學(xué)方程的實(shí)驗(yàn)測(cè)準(zhǔn)時(shí)，有采納循環(huán)反響器的，為何?答：循環(huán)反響器行為與全混流反響器同樣，可以獲取反響速率的點(diǎn)數(shù)據(jù)，并且反響器進(jìn)出口濃度差比較大，對(duì)分析精度要求不很高。2.為何可逆吸熱反響宜選平推流反響器且在高溫下操作，而可逆放熱反響卻不是?依據(jù)可逆放熱反響的特色，試問采納何各種類反響器適合?為何?答：可逆吸熱反響的反響速率與化學(xué)均衡都隨溫度的高升而高升，高

24、溫下操作對(duì)二者都有益?？赡娣艧岱错懙幕瘜W(xué)均衡隨溫度的高升向反響物方向挪動(dòng)，對(duì)達(dá)到高轉(zhuǎn)變率不利。對(duì)此類反響，可采納多段絕熱反響器或換熱條件較好的管式反響器。一級(jí)反響AP，在一體積為VP的平推流反響器中進(jìn)行，已知進(jìn)料溫度為150，活化能為84kJmol-1，如改用全混流反響器，其所需體積設(shè)為m，則m/p應(yīng)有何關(guān)系?當(dāng)VVV轉(zhuǎn)變率為0.6時(shí)，假如使Vm=Vp，反響溫度應(yīng)如何變化?如反響級(jí)數(shù)分別為n=2，1/2，-1時(shí)，全混流反響器的體積將如何改變？解：(rA)kcAk0exp(E)cARTPFRVPxAdxA1xAdxA1ln(1xA)FA00(rA)cA0k01xAcA0kCSTRVmxAFA0c

25、A0k(1xA)VmxAkVpk(1xA)ln(1xA)exp(EE)xAxA)RTmRTp(1xA)ln(1IFTpTmVmxAkVPk(1xA)ln(1xA)xA(1xA)ln(1xA)13IFVm1andxA0.6VP1expETPTm10.6RTPTm0.6ln(10.6)1exp84000423.15Tm1.6378.314423.15Tm423.15Tm0.6109exp23.876423.15Tm0.492923.876Tm0.02064Tm423.15TmTm432.07Kn2,VmxAVm21FA0kcA2Vm1cAn1/2,VmxAVm1/2cA1/2FA0kcA1/2Vm

26、1VmxAVm12n1,FA0kcA1Vm1cAVmn1或VmnFA0 xAfVm1cAn1kcAfnVR=0.12m3的全混流反響器中，進(jìn)行反響ABk1S，式中4.在體積Rk213-1min-123-1min-1，兩種物料以等體積加入反響器中，一種含k=7mkmol，k=3mkmol2.8kmolAm-3，另一種含1.6kmolAm-3。設(shè)系統(tǒng)密度不變，當(dāng)B的轉(zhuǎn)變率為75時(shí)，求每種物料的流量。解14cA02.81.4kmolm32cB01.60.8kmolm32cB0.810.750.2kmolm3cRcS0.80.750.6kmolm3cAkmolm3rA70.80.23

27、4kmolcB0cB0.80.215minrA0.040.12600.48m3hr115每一股是總物料量的一半：vAvB0.480.24m3hr125.可逆一級(jí)液相反響AP，已知cA0器中進(jìn)行，經(jīng)過8min后，A的轉(zhuǎn)變率為力學(xué)方程式。解m3min10.5kmolm3,cP00；當(dāng)此反響在間歇反響33.3%，而均衡轉(zhuǎn)變率是66.7%，求此反響的動(dòng)rAdcAk1cAk2cPk1cAk2cA0cAdtcAcA0(1x)cPcA0 xdcAcA0dxk1cA01xk2cA0 xdtdtdxk1(k1k2)xdtdxt0,x0k1(k1k2)xdttt,xx15k11lnk1(k1k2

28、)xtk2k1Kk1cPecA0 xexe0.667k2cAecA0(1xe)1xe120.667Kk12x0.333t8k21118k1ln10.333k22k11ln0.50.69318k2k1k2k1k20.08664k1/k22k10.05776min1k20.02888min1rAdcA0.05776cA0.02888cPdt平行液相反響APr=1PARrR=2cAAS2rS=cAA0-3Af-3P最大為多少?已知c=2kmolm，c=0.2kmolm，求以下反響器中，c(1)平推流反響器；(2)全混流反響器；(3)兩同樣體積的全混流反響器串聯(lián)，cA1=1kmolm-3。解16SPr

29、P11rPrRrS12cAcA2(1cA)2ForPFR1SpcA0cA0cAfSPdcAcAf1cPSp(cA0cAfcA02dcA)(1cA)cAf(1111110.5kmolm-3cAf)(1cA0)0.212ForCSTRcPS(cA0cAf)(cA0cAf)(11(20.2)(11cAf)20.2)2p1.25kmolm-3FortwoCSTRinSeriescP(cA0cA1)SP1(cA1cAf)SP2(21)1(10.2)1(11)2(10.2)20.250.560.81kmolm-37.自催化反響A+P2P的速率方程為：-rAAP3-1-1，原料構(gòu)成為含A13%，=kcc，k

30、=lmkmolmin含P1%（摩爾百分?jǐn)?shù)），且cA0+P0=lkmol-3，出口流中c-3，計(jì)算采mP=0.9kmolmc用以下各種反響器時(shí)的空間時(shí)間(=VR/V0)。(1)平推流反響器；(2)全混流反響器；(3)平推流與全混流反響器的最正確組合；(4)全混流反響器與一分別器的最正確組合。解cA01kmolm3xAin10.0714xAf0.914rAkcAcPkcA0(1xA)cA0 xAkcA02(1xA)xA17ForPFRcA0 xAfdxA1xAfdxA1xAf11rAkcA0 xAin1xAxAkcA0 xAin1xAdxxAinxAxAf0.91ln1xAf110.94.76mi

31、nkcA0 xAin1ln0.071411xAin10.0714ForCSTRcA0 xAfxAin10.90.07149.2minkcA201xAfxAf1110.90.9ForCSTRPFR因?yàn)?與rA的極值點(diǎn)同樣,令drA，有，0.5rAdxA012xA0 xA111xAfxAin10.50.07141.71minkcA0(1xA1)xA111(10.5)0.5cA1cA0(1xA1)0.5kmolm30.92ln10.5121.712.203.91minForCSTR分別器drA0,xA10.5dxA1xAfxAin10.50.07141.71minkcA0(1x

32、A1)xA111(10.5)0.5在兩個(gè)串聯(lián)的全混流反響器中進(jìn)行一級(jí)反響，進(jìn)出口條件一準(zhǔn)時(shí)，試證明當(dāng)反響器大小同樣時(shí)，兩個(gè)反響器的總?cè)莘e最小。證18cA0cAf1cA0cA1cA012cA1cAfcA11(rA)fkcA1kcA1kkcAfkcAfkd(12)0cA010cA12cA0cAfcA1cA0cAfdcA1kcA12kcAf1cA011cA012cA0cAf11cA01kcA0cAfkkcAfkcAfkkcAf12VR1VR29.半衰期為203-1的流量經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)的3全混流反響器小時(shí)的放射性流體以0.1mhr40m后，其放射性衰減了多少？解只有一級(jí)反響存在半衰期的看法。第一求反響速

33、率常數(shù)：cAekt0.5e20kk0.03466hr1cA0對(duì)全混流反響器，cA0cArA40cA0cA01xA400 xAxA0.9327代入數(shù)據(jù)第一釜：kcA01xA0.034661xA0.1第二釜，單釜轉(zhuǎn)變率仍為0.9327?？傓D(zhuǎn)變率110.932720.9955A進(jìn)行平行分解反響，其速率式為RrR=1kmolm-3min-1ASrS=2Akmolm-3min-1cT-3-1rT=cAkmolmmin此中R是所要求的目的產(chǎn)物，A0-3。試問在下述反響器進(jìn)行等溫操作時(shí)，估計(jì)c=1kmolm最大的cR為多少?(1)全混流反響器；(2)平推流反響器。解低濃度操作對(duì)生成目的產(chǎn)物R有益，對(duì)全混流反

34、響器，可在極低的濃度下操作cR(cA0cAf)Sp(cA0cAf)112cAfcAf(10)11010對(duì)平推流反響器，則盡量使其轉(zhuǎn)變率提升。19cA01cRcA0cAfSpdcAcAf13cAf1ln10.462molm331011.在0時(shí)純氣相組分A在一恒容間歇反響器依以下計(jì)量方程反響：A2.5P，實(shí)驗(yàn)測(cè)得以下數(shù)據(jù)：時(shí)間/s02468101214pA/MPa0.0.00.0620.050.040.030.030.020.02185126280求此反響的動(dòng)力學(xué)方程式。解當(dāng)t時(shí)，pAe=0.2故為可逆反響，設(shè)此反響為一級(jí)可逆反響，則dpAk1pAk2pPk1pA2.5k2pA0pAdt積分，得(

35、k12.5k2)tlnpAepA0pApAe以(-ln(pA-pAe)對(duì)t作圖t02468101214pA0.10.080.0620.050.040.030.030.02512628PA-pAe0.080.060.0420.030.020.010.010.00512628-ln(pA-pAe2.522.813.1583.473.814.134.424.82)634753820BLinearFitofData1_B5.04.5)e4.0Ap-pA(nl3.5-3.02.50246810121416t0.1633t2.5035k12.5k20.1633Kk12.5(pA0pAe)2.5(10.2)

36、k2pAe100.2k10.131k20.0131rA0.131pA0.0327pA0pA12.氣相反響A+B=R的動(dòng)力學(xué)方程為(-rA)=k(pApB-pR/KP)，式中k3.5108exp2620molm3s1Pa2TKP7.01012exp3560Pa1T請(qǐng)確立最正確反響溫度與轉(zhuǎn)變率之間的關(guān)系。解21rAkpApBpRKpkpApBpRrAKpTT3.510-8exp2620pApBpRT7.01012exp3560TT3.510-8exp2620pApB2620TT23.510-835602620356026207.01012pRexpTT2rA0T35602620pRexp35602

37、620pApB1012T7.0356026207.01012pApBTln35602620pRTop3560356026207.01012pApBpRlnln3.37101135602620pRpApB設(shè)初始時(shí)pA0pB0，pR00A0.5pApA01xApBpA01xApRpA0 xA1AxA1AxA1AxATop3560356026207.01012pA012xA10.5xAlnxAln3.37101135602620 xA10.5xApA012xA校核：設(shè)pA00.05MPa，xA0.5代入T221K比較合理。設(shè)pA00.05MPa，xA0.75代入T201K比較合理。某液相一級(jí)不行逆反

38、響在體積為VR的全混釜中進(jìn)行，假如將出口物料的一半進(jìn)行循環(huán)，新鮮物料相應(yīng)也減少一半，產(chǎn)品物料的轉(zhuǎn)變率和產(chǎn)物生成速率有什么變化？解22全混流循環(huán)時(shí)xAfxA0cA0rAf出口物料一半與等量的xA=0的物料混雜，xA0=0.5xAf。xAf0.5xAf0.5xAfxAf2kcA0kcA01xAfk1xAf2k1xAfxAf12k與簡(jiǎn)單地把辦理量減半等效。V02kV0cA0kVRcA0 xAf2cA012k212k14.有一自催化反響AR，動(dòng)力學(xué)方程為-rA=0.001cAcRkmolm-3s-1。要求反響在4個(gè)0.1m3的全混流反響器中進(jìn)行，反響物初始濃度-35.4cA0=10kmolm，cR0=

39、0，辦理量為m3hr-1。如何擺列這4個(gè)反響器（串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)系合）才能獲取最大的最后轉(zhuǎn)化率？最大的轉(zhuǎn)變率是多少？解rA0.001cAcR0.001cAcA0cA當(dāng)drA0,rA最大dcAd0.001cAcA0cA0ccc0c1cc5dcAA0AAA2A0RcA0cA105200s0.001cAcR0.00155將個(gè)反響器并聯(lián)，0.133600，恰好是最正確操作條件。35.4200s其余一個(gè)串聯(lián)在后邊VRcA0cA5cAcA3.486kmolm3V00.001cAcR0.001cA55cAxAcA13.4860.6514110cA015.一級(jí)不行逆連串反響Ak1Bk2C，k1=0.25h

40、r-1，k2=0.05hr-1，進(jìn)料流率V0為3-1，-3B0=C0=0。試求：采納兩個(gè)3的全混流反響器串聯(lián)時(shí)，反1mhrA0=1kmolm，R=1mcccV應(yīng)器出口產(chǎn)物B的濃度。解23cAcA01cBcA0k1mmVR11hr1k1m1k1m1k2mV01第一個(gè)反響器出口：cA1110.8kmolm30.25第一個(gè)反響器出口：cB1110.250.1905kmolm30.2510.05第二個(gè)反響器出口：cA210.80.64kmolm30.25就第二個(gè)反響器對(duì)B作物料衡算：V0cB2V0cB1k1cA2k2cB2VR從中解出cB2：k1cA2VRV0cB10.250.640.1905m3cB

41、2k2VR10.050.3338kmolV0某氣相基元反響：A+2BP已知初始濃度之比cA0:cB0=1:3，求dxA的關(guān)系式。dt解rA1dnAnAnA01xAVV01AxAVdtA1122yA011A0.51134rA1cA0dxAkcAcB20.5xAdtcA1xAnBnB02nA0 xAcA00.5xA1cBnBnB02nA0 xA3nA02nA0 xA32xAVV010.5xAV010.5xAcA00.5xA1dxA32xA2kcA201xAdt10.5xA已知常壓氣相反響24k1RS2ABk2動(dòng)力學(xué)方程為rAk1cAacBbk2cRrcSs，試用以下三種方式表達(dá)動(dòng)力學(xué)方程：組分分壓

42、；組分摩爾分率；組分初始濃度和A的轉(zhuǎn)變率。解pAcARTrAabrsk1pAapBbk2pRrpSsk1cAcBk2cRcSRTabrsRTpAP總yAabrsabrsabPrsP總pApBpRpS總k2yRySRTrAk1RTabk2RTrsk1yAyBRTcAcA01xAcBcB00.5cA0 xA1AxA1AxAcRcR00.5cA0 xAcScS00.5cA0 xA1AxA1AxAab1xAcB00.5cA0 xArAk1cA01AxA1AxAcR0rcS0sk20.5cA0 xA0.5cA0 xA1AxA1AxA18.高溫下二氧化氮的分解為二級(jí)不行逆反響。在平推流反響器中101.3k

43、Pa下627.2K時(shí)等溫分解。已知3-1-13-1（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），使NO分解70%。k=1.7mkmols，辦理肚量為120mhr2當(dāng)(1)不考慮體積變化；(2)考慮體積變化時(shí)，求反響器的體積。解2NO2N22O2rAkcA2,k1.7m3kmol1s1,V0120Nm3hr1p0.1013kPa,T627.2K,xA0.70恒容過程250.7dxAVRFA00kcA20(1xA)2FA01201.488103kmols122.43600cAS101.30.01943kmolm38.314627.2VR11.488103xA5.41m31.70.0194321xA變?nèi)葸^程FA00.71AxAdx

44、AVR220kcA01xA2120.5,yA01,0.510.5A2AFA00.5xA2FA00.5xA20.71dxAVR22020dxAkcA01xAkcA01xA0.25FA00.7320.25FA00.7961dxA1dxA20202kcA01xAkcA0(1xA)1xA0.25FA09xA6ln(1xA)xA8.382m3kcA021xAxA0.719.均相氣相反響A3P，遵從二級(jí)反響動(dòng)力學(xué)。在03-1下，采納0.5MPa、350和V=4mhr個(gè)25mm內(nèi)徑，長(zhǎng)2m的實(shí)驗(yàn)反響器，能獲取60轉(zhuǎn)變率。設(shè)計(jì)一個(gè)工業(yè)平推流反響器，當(dāng)辦理量為320m3hr-1，進(jìn)猜中含50%

45、A，50%惰性物料時(shí)，在2.5MPa和350下反應(yīng)，為獲取80%的轉(zhuǎn)變率求需用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)k26cA0pA05000.0965kmolm3RT8.314623.15VR0.025229.817104m34A312yA01A21rAkcA2kcA02(1xA)212xAxAdxA1xA12xA2cA0dx0kcA21xA2kcA001xA012xA14xA12ln1xA99kcA01xA140.612ln10.699kcA010.614.905kcA0VR9.8171042.454104hr0.8836sV04k4.90514.90

46、557.52m3kmol1s1cA00.88360.0965求反響器體積和管數(shù)yA00.5,AyA0A0.522,xA0.8V0320m3hr10.08889m3s1FA0pA0V00.525000.088890.01985kmols1RT8.314673.15cA0pA00.525000.2334kmolm3RT8.314623.1527VRFA0 xAfdxAFA0 xAfdxAFA0 xAfdxA00202rAkcA1xAkcA021xAFA0 xAf1xA2dxA20kcA01xAFA0 xAf441dx202kcA01xA1xAFA040.84ln1xAxAkcA21xA000.01

47、98544ln10.80.8457.520.2334210.80.06564m3N0.06564671049.817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)。20.2有一氣相分解反響，其化學(xué)反響式為AA，反響溫度為AR+S，反響速率方程為-r=kc500。這時(shí)測(cè)得的反響速率常數(shù)為k=0.25m3kmol-1s-1。反響在內(nèi)徑為25mm、長(zhǎng)為1m的管式反響器中進(jìn)行，器內(nèi)壓強(qiáng)保持在101.3kPa（絕），進(jìn)猜中僅含組分A，當(dāng)其轉(zhuǎn)變率為20%，空間速度為45hr-1（反響條件下的計(jì)算值）。試求反響條件下的均勻逗留時(shí)間和空間時(shí)間。解AyA0A1211cAcA01xA11AxAc

48、A0pA08.314101.3500)0.01576kmolm3RT(273.15VRVONT0273.150.007851hr28.26sV0SVV0SVT45273.1550028tcA0 xAfdxA1xAf0(rA)(1AxA)kcA001xAf21dxA02kcA01xA1xA12xAf2kcA01ln110 xAfxA2dxA1xAln10120.250.015761ln10.220.270.3s29第三章習(xí)題1有一有效容積R33-1的反響器，現(xiàn)用脈沖示蹤法測(cè)得其出V=1m，送入液體的流量為1.8mhr口液體中示蹤劑質(zhì)量濃度變化關(guān)系為：t/min01020304050607080c

49、/kgm-3036543210求其逗留時(shí)間分布規(guī)律，即F(t)，E(t)，t，2t解示蹤法求逗留時(shí)間分布規(guī)律t/minc/kgF(t)E(t)tct2cm-3c000000010330.1250.01230300520690.3750.025120240000305140.5830.020150450038404180.750.01616064007503210.8750.01215075005602230.9580.008120720033701241.00.0047049002800241.0000248033200tc80033.33mint24c2t2c2332002272.2min2

50、tt2433.33c2對(duì)某一反響器用階躍法測(cè)得出口處不一樣時(shí)間的示蹤劑質(zhì)量濃度變化關(guān)系為：t/min024681012141630c/kgm-300.00.55113800求其逗留時(shí)間分布規(guī)律，即F(t)，E(t)，t，2t解:階躍法求逗留時(shí)間分布規(guī)律-3c=0.5kgm0t/mic/kgcFtEttct2c(c0c0n-3)m000000020.050.00.10.00.20.4550.00.41.9262680.01.06.4869880.31.714.072168100.431.10.80.

51、12.42462120.41.214.4865140.52.01.00.00.57.8482600087.669.182ttc7.68minc02t2c269.127.68210.14min2tc0t23請(qǐng)將習(xí)題一中逗留時(shí)間分布規(guī)律用比較時(shí)間作變量，求F()，E()，。解31tFFtEEtt22VRVR1t33.33min2V0V01.5t/min01020304050607080cA/kgm-3036543210EEt00.4160.830.6940.5550.4160.2760.139063666FFt00.0620.250.4790.6660.8

52、120.9160.9791.5275720t33.33133.3322272.22t0.245233.3324應(yīng)用習(xí)題一的反響器，進(jìn)行-3，動(dòng)力學(xué)方程為-A+BD反響，已知cA0=cB0=20molmAAB-3-1，請(qǐng)用凝集流模型計(jì)算反響器出口物猜中A組分的轉(zhuǎn)變率，r=0.005ccmolmmin并求cA，cB，cD值。本題若用PFR及CSTR模型計(jì)算時(shí)，物料出口中A組分的轉(zhuǎn)變率是多少?解凝集流模型：xA0 xAiFtxAdxAxAdxAcA0 xAdxAtcA00rA00.005cAcB0.005cA2001xA2xAdxA10 xAxAtxAiti101xA21xAt10ti100時(shí)間c/

53、kgF(t)xAitiFtixAiFtit/min-3ti10m0000001030.1250.50.1250.06252060.3750.6670.250.166753050.5830.750.2080.15622532334040.750.80.1660.1333675030.8750.8330.1250.1041256020.9580.8570.0830.0713883317011.00.8750.0410.036487758001.00.88900240.7308356xAxAiFt0.73080cAcBcA01xA2010.73085.384molm3cDcA0 xA200.7308

54、14.616molm3PFR模型計(jì)算時(shí)：VR33.33minV0cA0 xAdxA1xAdxA002rA0.005cA01xA10 xAdxA10 xA33.33021xA1xAxA0.7692CSTR模型計(jì)算VR33.33minV0cA0cAcA0 xA210 xA233.33rAf0.005cA201xA1xAxA0.58215在習(xí)題一的反響器中進(jìn)行AD反響，已知cA0=25molm-3，動(dòng)力學(xué)方程為-rA=0.05cAmolm-3min-1，請(qǐng)分別用：凝集流模型；多級(jí)混雜槽模型；33平推流模型；全混流模型。計(jì)算出口物猜中A組分的轉(zhuǎn)變率。解（1）凝集流模型t/mic/kgF(t)cexpk

55、tn-3ccm0000010330.1250.11890.0758220690.3750.22620.09197305140.5830.17930.046493404180.750.13650.02256503210.8750.09740.01026602230.9580.06170.004153701241.00.02940.00126800241.00240.2525xA1cexpkt0.7475c多級(jí)混雜槽模型：221N4.0820.245NxA11N110.7556k4.080.00533.3311N4.08(3)PFR模型：VR33.33minV0 xAdxA1xAdxAcA00rA

56、0.0501xAxAdxA20ln133.3320 xA011xAxA0.811134(4)CSTR模型：VR33.33minV0cA0cAcA0 xA20 xA33.33rAf0.05cA01xA1xAxA0.62506用習(xí)題5的條件，采納軸向擴(kuò)散模型，計(jì)算其Pe值與出口物猜中A組分的轉(zhuǎn)變率。解t1滿足閉閉式界限條件2221expPett20.245Pe1Pe試差得Pe6.99314k140.0533.331.39766.993Pe4expPexA1Pe2Pe221exp1exp2241.3976exp6.993211.39762exp1.39766.9931.39762exp1.39766

57、.993112210.24220.75787設(shè)E()、F()分別為某流動(dòng)反響器的逗留時(shí)間分布密度函數(shù)和逗留時(shí)間分布函數(shù)，為比較時(shí)間。若反響器為PFR，試求：(a)F(1)，(b)E(1)，(c)F(0.8)，(d)E(0.8)，(e)E(1.2)若反響器為CSTR，試求：(a)F(1)，(b)E(1)，(c)F(0.8)，(d)E(0.8)，(e)E(1.2)若反響器為一非理想流動(dòng)反響器，試求(a)F()，(b)F(0)，(c)E()，(d)Fd，(e)Ed00解35(1)對(duì)PFR，F(xiàn)(1)=1，E(1)=，(0.8)=0，E(0.8)=0，E(1.2)=0F對(duì)CSTR，F(xiàn)1eEe(2)F11

58、e10.6321F0.81e0.80.5507E1e10.3679E0.8e0.80.4494E1.2e1.20.3012(3)對(duì)任何反響器，F(xiàn)1F00E0Fd0Ed08液體以3-1的流量經(jīng)過3的反響器。定常態(tài)時(shí)用惰性示蹤物以恒定流量21mhr1m10-4molhr-1送入反響器（可以忽視示蹤物流對(duì)流動(dòng)的影響）。若反響器分別為PFR或CSTR，求示蹤物料加入后1.2hr時(shí)，反響器出口物流中示蹤物的濃度為多少？解進(jìn)口濃度c02104molhr12104molm31m3hr1對(duì)PFR，11.2F1c2104molm3對(duì)CSTR，F(xiàn)1e1e1.20.6988c21040.69881.3976104m

59、olm39請(qǐng)推導(dǎo)層流流動(dòng)系統(tǒng)的物料逗留時(shí)間分布密度函數(shù)和逗留時(shí)間分布函數(shù)。解r2r2r2UrUmax2Uavg12V01R21RRRtrLR2L1UrV022r21r21RRdvUr2rdrUms1V0,vm3s1tsRmV0V036第四章習(xí)題1、乙炔與氯化氫在HgCl2活性炭催化劑上合成氯乙烯：C2H2HClC2H3Cl(A)(B)(C)其動(dòng)力學(xué)方程式可有以下幾種形式：rrrrk(pApBpC)KKCpC)2(1KApAKBpBkKAKBpApB(1KApA)(1KBpBKCpC)kKApApB1KApAKBpBkKBpApB1KBpBKCpC試說明各式所代表的反響機(jī)理和控制步驟。解：AAB

60、B1）ABC控制步驟CCA1A1（2）B2B2ABC控制步驟1221C2C237AA（3）BBABC控制步驟BB（4）ABC控制步驟CC2、在510進(jìn)行異丙苯的催化分解反響：C6H5CH(CH3)2C6H6C3H6(A)(R)(S)測(cè)得總壓p與初速度r0的關(guān)系以下：r0/molhr1gcat7.58.1p/kPa99.265.432.701.14373572如反響屬于單活性點(diǎn)的機(jī)理，試推導(dǎo)出反響機(jī)理式及判斷其控制步驟。解：1）設(shè)為表面反響控制機(jī)理AA（a）ARS控制步驟或ARSRR（b）AAARS控制步驟AA控制步驟c）ARS還可假想其余機(jī)理：上述兩種機(jī)理有同樣的初始速度關(guān)