(0751)《化学反应工程》网上作业题及答案

[0751]《化学反应工程》第一次作业
[论述题]
计算题
反应A → B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，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。

参考答案：E=29.06kJ/mol，详细计算过程见附件1253762549155.doc
[论述题]简述全混流模型的基本特征。

参考答案：全混流模型，亦称理想混合模型或连续搅拌糟式反应器模型，是一种返混程度为无穷大的理想化流动模型。

它假定反应物料以稳定流量流人反应器，在反应器中，刚进人反应器的新鲜物料与存留在反应器中的物料瞬间达到完全混合。

反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的，而且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内物料浓度和温度均匀，与出口处物料浓度和温度相等。

物料质点在反应器中的停留时间参差不齐，有的很短，有的很长，形成一个停留时间分布。

搅拌十分强烈的连续搅拌槽式反应器中的流体流动可视为全混流。

[填空题]
1. 化学反应工程中的"三传一反”中的三传是
指。

2．气―固相催化反应的内扩散模数（Thiele模数）Φ=(V p/S p)(k v/D eff)1/2，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了与
之比。

3.对于反应aA+bB-->pP+sS，则r
P =__ ___(-r
A
)。

4. 平行反应A-->P（主），A-->S（副）均为一级不可逆反应，若E
主
>E
副，选择性S
p
与_______无关，仅是_______的函数。

5. 平推流反应器内返混为_______。

6. 全混流反应器t=0时,E（t）=_______。

7. 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。

参考答案：
1.传质、传热、动量传递
2．表面反应速率、内扩散速率
3．p/a
4．浓度温度
5．零
6．1/t m
7． F(t)曲线
第二次作业
[论述题]
计算题
乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300℃，7.09Mpa下，k=0.09s-1，D eff=7.04�10-4cm2/s,采用直径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。

参考答案：
0.942
具体计算过程见附件1253762549157.doc
[论述题]
计算题
设某反应的动力学方程为-r
A =0.35C
A
2mol/l.s，当A的初始浓度为1mol/l时，
达到A的残余浓度0.01mol/l，需多少时间？
参考答案：
283s
具体计算过程见附件1253762549156.doc
[论述题]简述Langmuir等温吸附方程的基本特点？
参考答案：
答：1）均匀表面（或理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热与表面已被吸附的程度如何无关；
2）单分子层吸附；
3）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子；
4）吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。

[论述题]简述气―固相催化反应的动力学步骤？
参考答案：
答：1）反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散；
2）反应物在催化剂表面上吸附；
3）吸附的反应物转化成反应的生成物；
4）反应生成物从催化剂表面上脱附下来；
5）脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。

第三次作业
[论述题]
计算题：
在平推流反应器中进行一级不可逆反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？参考答案：
0.697
具体计算过程见附件1253762549158.doc
[论述题]
简答题：
简述理想反应器的种类？
参考答案：
答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。

所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。

所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

[填空题]
填空题
1. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。

2. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。

3. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。

4. 反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。

5. 脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。

=_______。

6. 在轴向扩散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数P
e
参考答案：
1、范德华力（分子间作用）、化学键力
2. 分批式操作、连续式操作、半分批式
3. 反应速率
4．∞
5．E（t）曲线
6. uL/E
z
第四次作业
[论述题]
计算题：
有一级不可逆反应A→P，在85℃时反应速率常数为3.45h-1，今拟在一个容
=0.95，设该反应的处理量为积为10m3的釜式反应器中进行，若最终转化率为x
A
1.82m3/h，今若改用两个容积相等的串联釜操作，求反应器的总容积？
参考答案：
3.66m3
具体计算过程见附件1253762549159.doc
[论述题]
简答题：
简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线。

参考答案：
答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。

对应的曲线为E(t)曲线，。

E(t)=C
A /C
第五次作业
[论述题]
计算题
有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数：
t(分) 0 2 4 6 8 10 12 14 16
C
A
（kg/m3）0 6.5 12.5 12.5 10 5.0 2.5 1.0 0
试根据表列数据确定该装置的有效容积V、平均停留时间t、δt2方差和δθ2。

参考答案：
0.218
具体计算过程见附件1253762549161.doc
[论述题]
简答题
非理想流动轴向扩散模型的特点？
参考答案：
答：1）在管内径向截面上流体具有均一的流速；
2）在流动方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律；
3）轴向混合系数E
Z
在管内为定值；
4）径向不存在扩散；
5）管内不存在死区或短路流。

第六次作业
[论述题]
计算题
某反应器的体积为12L，物料以0.8L/min的流量流过反应器，在反应器中进行液相分解反应，动力学方程为r A=kc A，k=0.307 min-1， t- =15min，停留时间分布的方差为0.211，试用多釜串联模型计算出口转化率。

参考答案：
0.960
具体计算过程见附件1253762549162.doc
[论述题]
简答题
简述双膜理论
参考答案：
答：该模型设想在气―液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。

组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。

因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。