化学反应工程习题集.doc

《化学反应工程习题集.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、化学反应工程习题集一、填空题(1)停留时间分布函数的定义；停留时间分布密度函数的定义。(2)气体分子在固体催化剂微孔中扩散的主要形式有，当，，当时，。(3)平推流反应器的特点为。(4)等温下进行一级不可逆反应，为达到xA的转化率，采用单个CSTR的体积与PFR的体积之比为，进行二级不可逆反应，两者体积之比为。(5)可逆放热反应在不同转化率下的最佳温度不同，一般而言，转化率越高，最佳温度越。(6)连续流动反应器中的返混是指，对平行反应系统，n主〉n副时，返混是使，n主〈n副时，返混是使。(7)连续过程反应速度、、（内表面）之间的关系为。(8)当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔

2、直径时，分子在微孔中的扩散为，其扩散系数与压力的关系为，与温度的关系为。(9)反应物A的水溶液在等温CSTR中进行二级反应，出口转化率为0.4，现改在等体积PFR中进行，则出口转化率为。(10)等温下进行一级不可逆反应，为达到xA的转化率，采用单个CSTR的体积与PFR的体积之比为，进行二级不可逆反应，两者体积之比为。(11)从反应器停留时间分布测定中求得无因次方差，=0.98，反应器可视为。又若求得无因次方差，=0.02，则该反应器可视为。(1)对一级不可逆反应，采用多级全混流反应器串联时，要保证总的反应体积最小，必需的条件是。(2)等温等容间歇反应器中进行下面的两个平行反

3、应均为一级不可逆反应，其中A2为目的产物，主反应的活化能大于副反应的活能，则：A1àA2，A1àA3温度升高，反应的选择率，目的产物的收率相应。(3)二、可逆反应2AB+C于等温PFR中进行，原料流量V0=10m3/h，反应物A初始浓度cA0=5kmol/m3,B和C初始浓度均为零，已知反应的动力学方程可表示为：rB=k1cA2—k2cAcBk1=7.5m3/(kmol·h)，k2=0.5m3/(kmol·h)若B的最终浓度是其平衡浓度的98%，问:需要多大的反应器体积？若在CSTR中进行同样的反应，则反应器体积又为多少？三、有一不可逆一级串联反应Ak1Pk2S，k1=0.1

4、5min-1,k2=0.05min-1，进料流量为0.5m3/min，cA00，cP0=cS0=0。证明：⑴采用单个VR=1m3的CSTR，出口cp=0.21cA0；⑵采用两个VR=1m3的CSTR串联，出口cp=0.226cA0；⑶采用单个VR=1m3的PFR，出口cp=0.246cA0。（20分）四、在停留时间分布试验中，以脉冲法将一定量惰性示踪剂加入到反应器原料流中，在加入后不同时刻测定反应器出口物流中示踪剂浓度c如下表所示,t/min0.10.21.02.05.010.020.030.0c/(g/m3)1.961.931.6421.3440.7360.9650.034

5、0.004⑴用示踪剂在出口物流中的浓度估算平均停留时间；⑵当该反应器用于进行一级不可逆反应时，k=1.8min-1，求反应物料出口转化率。五、反应AB为n级不可逆反应，已知在300K时要使A的转化率达到20%需12.6分钟，而340K达到同样的转化率仅需3.2分钟，试求该反应的活化能。六、合成聚氯乙烯所用的单体氯乙烯，多是由乙炔和氯化氢以氯化汞为催化剂合成得到，反应式如下：C2H2+HClàC2H3Cl由于乙炔价格高于氯化氢，通常使用的原料混合气中氯化氢是过量的，设其过量10%，若反应器出口气体中氯乙烯含量为90%（摩尔），试分别计算乙炔的转化率和氯化氢的转化率。七、考虑下述

6、的液相连串反应：ABk1=0.25h-1BCk2=0.13h-1两个反应均为一级。在反应原料中只含有A，CA0=40mol/m3，CB0=CC0=0。反应混合物的比重为一常数。试求：(1)若采用平推流反应器进行上述反应，那么要使A的转化率为50%，平均停留时间为多少？在反应器出口处，B的浓度CB为多少？(2)若改用全混流反应器，为使A的转化率达50%，停留时间应为多少？在反应器出口B的浓度为多少？八、乙醛的气相分解反应：CH3CHO→CH4+CO为一二级反应，用恒温恒容反应器进行这一反应，发现当乙醛的初始压力为1.013×105Pa，反应温度为791K时，经过197秒以后反应

7、器的总压增加50%。现改用管式流动反应器来进行这一反应，反应温度仍为791K，反应物为纯乙醛，其进料速率为120l/min，压力为1.013×105Pa，那么要使乙醛的转化率达到80%，反应器的体积应为多少？假设在该反应条件下乙醛的分解反应是不可逆的，且反应器进出口之间的压降可以忽略不计。九、在某催化剂的表面发生如下的可逆反应：A==R+S试推导在下述各情况下的反应动力学方程：（1）A在表面的吸附是速率控制步骤，S在表面不吸附；（2）表面反应是速率控制步骤，S在表面不吸附；（3）R的解吸是速率控制步骤，