陈甘棠版-化学反应工程-第三章习题
陈甘棠版化学反应工程第三章习题
1、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项( )A. 加料时间B. 反应时间C. 物料冷却时间D. 清洗釜所用时间2、在间歇反应器中进行等温二级反应A →B，当slmolCrAA⋅=-/01.02时，求反应至所需时间t为多少秒.A. 8500B. 8900C. 9000D. 99003、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为。
A. 空时τB. 反应时间tC. 停留时间tD. 平均停留时间4、空间时间的定义是（）A 停留时间与非生产时间的和B 实际反应时间与真实停留时间的和C 反应器有效容积与入口体积流率的比值D 反应物微元在反应器内经历的时间5、返混的定义是（）A 不同空间位置的粒子的混合B 不同停留时间的粒子的混合C 参与不同反应的粒子的混合D 不同反应器内粒子的混合6、反应器的类型不同，则( )也将有不同。
A．反应动力学B．传递特性C．反应的相态D．反应的可逆性7、平推流反应器中诸参数不随（）而变A 反应物的组成B 反应器的轴向位置C 反应器的空间时间D反应器的径向位置8、等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行：(1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)，(2)一个平推流反应器，容积V2，(3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。
上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( )A．V1<V2<V3 B．V1=V2<V3C．V2<V1<V3 D．V2<V1=V39、对反应级数大于零的单一反应，对同一转化率，其反应级数越小，全混流反应器与平推流反应器的体积比（）。
A 不变B 变大C 变小D 不好说10、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应若保持相同的转化率x A，调节反应温度使k2/k1降低，则P的收率将( )A.增大B．减小C．不变D．先增后减11、全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定定常态，则必须满足条件( )A (dQ r/dt)>(dQ g/dt)B (dQ r/dt)<(dQ g/dt)C (dQ r/dt)=(dQ g/dt)D 二者没有关系12、全混流反应器中有个稳定的定常态操作点。
化学反应工程(第三版)陈甘棠主编_第三章_均相等温反应器
1
y2i1 2
1
y2i yn
式中， x x2 x1 称为积分步长。n是分区数，一般取偶数。 n
计算方法：（1）计算 xi xi1 x 处的函数值 yi
（2）将函数值代入Simpson公式计算积分值。
本题取 n = 4 ，步长 Δx = 0.8÷4 = 0.2，计算过程列于下表
代入Simpson公式得
1/ 2
cA0
xA
dxA
0
0.2c1A/02
1 1
xA xA
1/
2
5 65.650.5
0.8 0
1 1
xA xA
dxA
用 Simpson 法则求积分 Simpson 公式 对函数 y = f（x），积分
I x2 f (x)dx x1 0
可表示为
n
x
2
n 1 2
I
3
y0 4
量
（2）空时与空速
空时
V v0
反应器容积 反应器入口处物料的体
积流量
空速
SV
v0 V
1
FA0 cA0V
讨论：
（1）间歇反应器 t t ，不存在空时概念。
（2）连续操作反应器
恒容过程
t t
非恒容过程
t t
（3）连续操作的反应器出口处，每个微元内反应物的转化率不同。实 际测量的转化率只是所有微元转化率的平均值。 （4）流体微元内部反应仅取决于反应的动力学特性，而整个流体的反 应结果不仅与动力学特性有关，还与流动特性有关。
上式称为反应器的设计方程，代入动力学方程积分就可算出 t。 若动力学方程复杂，可采用数值积分或图解积分。
(rA )V
化学反应工程习题集
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 ，AB Ae D D ≈，当 时，kA Ae D D ≈。
(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x A 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)/(g s mol dWdN A ⋅-、)/(3cm s mol dV dN R A ⋅-、)/(2cm s mol dsdN A ⋅-（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x A 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 。
σ=0.98，反应器可视(11)从反应器停留时间分布测定中求得无因次方差，2θσ=0.02，则该反应器可视为。
又若求得无因次方差，2θ为。
(12)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。
(13)等温等容间歇反应器中进行下面的两个平行反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：A1→ A2，A1→A3温度升高，反应的选择率，目的产物的收率相应。
(14)二、可逆反应2A B+C 于等温PFR中进行，原料流量V=10m3/h，反应物A初始浓度c A0=5 kmol/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：r B=k1c A2—k2c A c B k1=7.5 m3/(kmol·h)，k2=0.5 m3/(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 A k1 P k2 S，k1=0.15min-1,k2=0.05 min-1，进料流量为0.5m3/min，c A0≠0，c P 0= c S 0=0。
化学反应工程作业习题三PPT课件
CC
C A0
X 1 0.0375X
1.5 X CD C A0 1 0.0175X
I
FI 0 I FA0
0
4.48FA0
4.48 CI C A0 1 0.0375X
yA0 0.15, yB0 0.85 0.21 0.1785, yI 0 0.85 0.79 0.6715
B 1.19, C D 0, I 4.48 , 0.25 , yA0 0.0375
• （1）反应A→B
低温不可逆： rA kAC A 高温下：可逆
rA k AC A k A' CB 平衡常数
Kc
kA
k
' A
C Be C Ae
(相当于 rA 0)
P3-10B
• （2）反应A +2B →2D
低温不可逆：
rA
1
kAC A2CB
高温下：可逆
rA
1
kAC A2CB
k A' C D
反应
FA0 X 5 4 FA0 X FA0 X 3 2 FA0 X
出料
出料浓度
FA0 (1 X)
C A C A0 (1 X )
FA0 (1.19 - 1.25X)
FA0 X 3 2 FA0 X
CB C A0 (1.19 1.25 X ) CC C A0 X
C D 1.5C A0 X
p p0
萘浓度：C A
0.008529(1 X ) 1 0.0175X
p p0
体积流率：v
v0(1 0.0175X )
p0 p
P3-11B(3)如果反应对氧气一级，对萘二级， kN=0.01mol2/(L2·s)对（1）（2）写出速率方程
化学反应工程习题与答案
化学反应工程习题与答案各章节的有关知识点选择填空1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。
（化学反应的工程问题）2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
（化学反应、工程问题）3. _______是化学反应工程的基础。
（三传一反）4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
（传质、传热、动量传递）6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_______。
（数学模型）7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量-输出量）8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
（D）A．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
（A）A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递1. 均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2. aA + bBpP + sS对于反应，则rP _______( rA)。
（pa）K3.着眼反应组分K的转化率的定义式为_______。
（）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应）5. 化学反应速率式为 rA KCCACB，用浓度表示的速率常数为KC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数KP，则KC=_______KP。
（(RT)( ) nK0 nKnK0）6. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为KC，用逸度表示的速率常数（(RT)） nKf，则KC=_______Kf。
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案第二章均相反应动力学基础2－4三级气相反应2NO+O22NO2，在30℃及1kgf/cm2下反应，已知反应速率常数2kC=2.65×104L2/(mol2 s)，若以rA=kppApB表示，反应速率常数kp应为何值？解：原速率方程rA=dcA2cB=2.65×104cAdt由气体状态方程有cA=代入式（1）2－5考虑反应A课所以kp=2.65×104×(0.08477×303) 3=1.564后当压力单位为kgf/cm2时，R=0.08477，T=303K。
答p p 2rA=2.65×10 A B =2.65×104(RT) 3pApBRT RTp表示的动力学方程。
解：.因，wwnAp=A，微分得RTVdaw案24网pAp，cB=BRTRT3P，其动力学方程为( rA)=dnAn=kA。
试推导：在恒容下以总压VdtVδA=3 1=21dnA1dpA=VdtRTdt代入原动力学方程整理得wdpA=kpAdt设初始原料为纯A，yA0=1，总量为n0=nA0。
反应过程中总摩尔数根据膨胀因子定义δA=n n0nA0 nA若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cn.co（1）mol/[L s (kgf/cm2) 3]m（1）则nA=nA01(n n0)δA1(P P0)δA（2）恒容下上式可转换为pA=P0所以将式（2）和式（3）代入式（1）整理得2－6在700℃及3kgf/cm2恒压下发生下列反应：C4H10发生变化，试求下列各项的变化速率。
（1）乙烯分压；（2）H2的物质的量，mol；（3）丁烷的摩尔分数。
解：P=3kgf/cm2，（1）课MC4H10=58，（2）w.krC2H4=2( rC4H10)=2×2.4=4.8kgf/(cm2 s)PC4H10=PyC4H101 dpC4H10= P dt2.4-1==0.8 s 3w（3）nC4H10=nyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10)yC4H10dnH2dtdnH2dt=hdaw后n0=nC4H10,0=δC4H10rC4H10=反应开始时，系统中含C4H*****kg，当反应完成50%时，丁烷分压以2.4kgf/(cm2 s)的速率dyC4H10dt答1rCH=2.4224wdnC4H10dt案116×1000=2000mol582+1 1==21网dyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10) dt=2000×(1+2×1×0.5)×0.8=3200 mol/s若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cno2C2H4+H2，dP=k[(δA+1)P0 P]=k(3P0 P)dtm（3）dpA1dP= dtδAdt2－9反应APS，( r1)=k1cA , ( r2)=k2cp，已知t=0时，cA=cA0 ，cp0=cS0=0, k1/k2=0.2。
化学反应工程 陈甘棠 第三版 课后答案
A nA0 pA0 nA pA
P 0 0 3nA0 nA 3 pA0 pA
p总 pA0 3 pA0 2 pA
解 由 cA-cB=42.4 可知反应应按下列方式 A+B→产物进行 设为二级反应
dcA 1 c c kcA cB 积分得： kt ln A B0 dt cA0 cB0 cA0cB
以
1 c ln A 对 t 作图若为直线，则假设正确。 cA0 cB0 cB
t
116.8 319.8 490.2 913.8 1188
由 cA0-cB0=42.4 整理得数据如下：
4
y
线性回归：
0.026
1 c ln A cA0 cB0 cB
0.013 2
0.014 9
0.016 9
0.021 6
-3
13
解
t=285-283=2s
反应前后体积不变的不可逆反应，已经反应掉的部分不会对反应产生任何 影响。反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。 14 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为： 2 SO 4 CH3COOH C4 H9OH H CH3COOC4 H9 H 2O A B R S 反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在 100℃下进行。A 转化率达 50％需要时间为 24.6min，辅助生产时间为 30min，每天生产 2400kg 醋酸 -3 丁酯（忽略分离损失） ，计算反应器体积。混合物密度为 750kg·m ，反应 器装填系数为 0.75。 解
t t1 2
pA 0.5 pA0
1 0.51n 1n pA 0 t1 2 k p n 1 pA0 t1 2 ln pA0 ln t1 2 0.1360 265 5.580 186
化学反应工程 第三章习题答案
3-1 在反应体积为31m 的间歇操作釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生成丙二醇32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下的速率常数为0.981-h，原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/3m ，环氧丙烷的最终转化率为90%。
若辅助时间为0.65h ，一天24h 连续生产，试求丙二醇的日产量为多少？ 解 32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H( A ) ( B ) 一级反应h x k C C k t Af Af A 35.29.011ln 98.0111ln 1ln 10=-=-==h m h m t t V v /31)65.035.2(13300=+=+=丙二醇日产量=Af A x C v 0024=天/12.159.01.23124kmol =⨯⨯⨯kmol k /g 76M B=丙二醇日产量天/kg 2.111492.11576Q =⨯= 3-2一个含有A 和B 液体)/0.04molc /10.0c (B00L L mol A ==、 以体积流量2L/min 流入容积V R =10L 的全混流反应器，物料在最佳的条件下进行反应A →2B+C 。
已知由反应器流出的物料中含有A 、B 和C ，L mol c Af /04.0=。
试求：在反应器内条件下，A 、B 和C 的反应速率？解 空时min 5min/2100===L Lv V R τmin5/)04.01.0(00L mol C C r r C C AfA Af AfAfA -=-==-ττmin /012.0∙=L molmin)/(024.02∙==L mol r r Af Bfmin)/(012.0∙==L mol r r Af Cf3-3 一个液相反应： A+B →R+S其中，min)/(71∙=mol L k ，min)/(32∙=mol L k 。
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1、 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项( )
A. 加料时间
B. 反应时间
C. 物料冷却时间
D. 清洗釜所用时间
2、 在间歇反应器中进行等温二级反应A →B ，当 时，求反应至所需时间t 为多少秒.
A. 8500
B. 8900
C. 9000
D. 9900
3、 在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为 。
A. 空时τ
B. 反应时间t
C. 停留时间t
D. 平均停留时间
4、 空间时间的定义是（ ）
A 停留时间与非生产时间的和
B 实际反应时间与真实停留时间的和
C 反应器有效容积与入口体积流率的比值
D 反应物微元在反应器内经历的时间 5、 返混的定义是（ ）
A 不同空间位置的粒子的混合
B 不同停留时间的粒子的混合
C 参与不同反应的粒子的混合
D 不同反应器内粒子的混合 6、 反应器的类型不同，则( )也将有不同。
A ．反应动力学
B ．传递特性
C ．反应的相态
D ．反应的可逆性
7、 平推流反应器中诸参数不随（ ）而变
A 反应物的组成
B 反应器的轴向位置
C 反应器的空间时间
D 反应器的径向位置 8、 等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行：
(1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)，
(2)一个平推流反应器，容积V2，
(3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。
上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( )
A ．V1<V2<V3
B ．V1=V2<V3
C ．V2<V1<V3
D ．V2<V1=V3
9、 对反应级数大于零的单一反应，对同一转化率，其反应级数越小，全混流反应器与平推
流反应器的体积比（ ）。
A 不变
B 变大
C 变小
D 不好说 10、 等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 若保持相同的转化率x A ，调节反应温度
使k2/k1降低，则P 的收率将( )
A.增大 B ．减小 C ．不变 D ．先增后减
11、 全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定定常态，则必须满足条件( )
A (dQ r /dt )>(dQ g /dt )
B (dQ r /dt )<(dQ g /dt )
C (dQ r /dt )=(dQ g /dt )
D 二者没有关系 12、 全混流反应器中有 个稳定的定常态操作点。
（B ）
s l mol C r A A ⋅=-/01
.02
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
13. 对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。
（D ）
A. 间歇式反应器
B.全混流反应器
C. 搅拌釜式反应器
D. 平推流管式反应器
1. 理想反应器是指_______、_______。
2. 具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按______反应器处理。
3. 分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_______、 为目标进行优化的。
4. 全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。
5. 全混流反应器的返混_______。
6. 平推流反应器的返混为_______。
7. 对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。
8.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_______.
9. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜.
10. 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。
11. 对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度_____。
12. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度____。
13. 间歇反应器物料恒算方程 （A---反应组分）成立的条件是过程 。
14. 对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。
判断题
1、平推流模型是一种返混量为最大的理想流动模型。
2、对间歇反应器，反应器的体积越大,反应物达到一定转化率所需的反应时间越长。
3、为提高全混流反应器反应过程的推动力，有效的解决办法是多级全混流反应器串联。
4. 当反应混合物为气体时，一般选用管式反应器。
5 在基本反应器中,返混程度最大的是间歇操作反应釜。
6 多釜串联反应器是由管式反应器和全混流反应器组成的联合反应器。
7. 在理想混合流反应器内,整个流体的质点在反应器内不存在停留时间分布。
8 高压下发生的化学反应,更适宜使用管式反应器。
简答题
1.简述理想反应器的种类？
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。
2.简述分批式操作的完全混合反应器？
答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。
3.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？
答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。
反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。
停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。
由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。
()-=-A A dc r dt。