反应工程期中测验及答案

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1、期中测验答案1在等温恒压条件下,反应A+2B==R,原料气组成为CA0=CB0=100kmol/m3,当CB=20kmol/m3时，(1)列出化学计量表；(2)计算A组分反应转化率x及各组分的浓度。解：(1)化学计量表组分初始量变化量剩余量AFA0-FA0XFA0-FA0XBFB0-2FA0XFB0-2FA0XR0FA0XFA0XFT0=FA0+FB0-2FA0XFT=FT0-2FA0X(2)δ=(1-1-2)/1=-2;yA0=0.5在恒压条件下：v=v0(1+yA0δx)=v0(1-X)CB=FB/v=FB0(1-2X)/[v0(1-X)]=CB0(1-2X

2、)/(1-X)代入数据得:X=4/9CA=FA/v=FA0(1-X)/[v0(1-X)]=CA0=100kmol/m3CR=FA0X/v=FA0X/[v0(1-X)]=CA0X/(1-X)=80kmol/m32在间歇釜中进行等温恒容气相反应：A→2R其反应速率方程为，试推导：(1)以A组分转化率x表示的反应速率方程；(2)以总压P表示的速率方程。原料组分为50%A和50%惰性气体，气体为理想气体。解：（1）（2）δA=(2-1)/1=1yA0=0.5n=n0(1+yA0δAxA)=n0(1+0.5xA)xA=2n/n0-2=2P/P0-23某二级液相反应A+B=

3、=C，已知在间歇全混釜反应器中达到xA=0.99需反应时间为10min，问：（1）在PFR中进行时，空时τ为多少？（2）在CSTR中进行时，空时τ为多少？（3）若在两个等体积串联CSTR中进行时，空时τ又为多少？解：（1）在平推流反应器中：（2）在全混流反应器中：（3）两个等体积串联全混流反应器中：第一个釜第二个釜由试差法计算得到：τ=79.2min4对于反应速率方程为的液相反应，为达到一定的生产能力，试讨论当n＞0、n=0和n＜0时，如何选择反应器型式（平推流或全混流）使反应器体积最小，并简单说明理由，并在图上表示反应器的体积。解：当n=0时，反应速率与反应物

4、浓度无关，故与反应器型式无关。当n＞0时，反应速率与反应物浓度呈正效应，而平推流反应器的浓度水平明显高于全混流型式，故选择平推流反应器。当n＜0时，反应速率与反应物浓度呈负效应，而平推流反应器的浓度水平明显高于全混流型式，故选择全混流反应器。xAFA/(-rA)n＞0xAFA/(-rA)n=0xAFA/(-rA)n=0