聚合反应工程基础课后习题答案
聚合反应工程基础课后习题答案

聚合反应工程基础课后习题答案聚合反应工程基础课后习题是学生在学习课程过程中用来巩固所学知识的重要环节。
通过完成习题,学生可以检验自己对知识点的掌握程度,及时发现和纠正错误,提高学习效果。
下面是聚合反应工程基础课后习题的答案。
1. 考虑以下聚合反应的机理:A +B -> ABAB + C -> ABCABC + D -> ABCD请回答以下问题:a) 这个反应的总反应方程是什么?b) 这个反应的反应级数是什么?c) 这个反应的速率方程是什么?d) 如果初始浓度为[A]₀、[B]₀、[C]₀和[D]₀,那么在任意时刻t,聚合物的浓度是多少?答案:a) 总反应方程是A + B + C + D -> ABCDb) 反应级数是4c) 速率方程是v = k[A][B][C][D]d) 在任意时刻t,聚合物的浓度是[A]₀ - [A]t,[B]₀ - [B]t,[C]₀ - [C]t 和[D]₀ - [D]t。
2. 一个聚合反应的速率方程是v = k[A][B]^2,其中k为速率常数。
如果初始浓度为[A]₀和[B]₀,那么在任意时刻t,[B]的浓度是多少?答案:根据速率方程可知v = k[A][B]^2,将其变形为d[B]/dt = -2k[B]^2,然后分离变量并积分,得到∫[B]₀^t d[B]/[B]^2 = -2k∫0^t dt。
将其求解,得到[ B]t = 1/([B]₀ - 2kt)。
3. 考虑以下聚合反应的机理:A +B -> AB (快速平衡)AB + C -> ABC (慢速平衡)ABC + D -> ABCD (快速平衡)请回答以下问题:a) 这个反应的总反应方程是什么?b) 这个反应的反应级数是什么?c) 这个反应的速率方程是什么?d) 如果初始浓度为[A]₀、[B]₀、[C]₀和[D]₀,那么在任意时刻t,聚合物的浓度是多少?答案:a) 总反应方程是A + B + C + D -> ABCDb) 反应级数是4c) 速率方程是v = k[A][B][C][D]/([AB][ABC])d) 在任意时刻t,聚合物的浓度是[A]₀ - [A]t,[B]₀ - [B]t,[C]₀ - [C]t 和[D]₀ - [D]t。
第一章 聚合反应工程基础1-2

40年代,霍根(Hougen)、华生(Waston)著作《化学过程原理》 法兰克-卡明聂斯基著作《化学动力学中的扩散与传热》问世 1957年,荷兰阿姆斯特丹第一次欧洲反应工程会议——确立 了化学反应工程的名称
• 计其达.《聚合过程及设备》化工出版社,1981;
第二章 化学反应工程基础
2.1 化学反应和反应器分类
2.1.1 化学反应分类
表2-1 按化学反应的特性分类
反应机理 反应的可逆性 反应分子数 反应级数
简单、复杂反应 可逆、不可逆反应 单分子、双分子、三分子反应 一级、二级、三级、分数级反应
反应热效应 放热反应、吸热反应
1.3 聚合物合成材料的发展
1910年,美国正式工业化生产酚醛树脂,随后相继合成出丁 苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、尼龙-66、聚酯纤维、高压聚乙 烯和聚氯乙烯,产量和品种在世界大战中得到快速发展。 1920年,H. Staudinger提出了“高分子化合物的概念,建立 了大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。
聚合反应工程基础
第一章 绪论 1.1 课程简介 一)课程产生背景
高分子化学 高分子物理
化学反应工程
聚合反应工程
连接桥梁
二)课程研究对象与拟解决的关键问题
• 研究对象:工业规模的聚合过程 • 关键问题:聚合反应动力学
聚合物系的传递过程 聚合反应器设计、放大
三)聚合反应工程的任务
创新与选择最适反应器型式 确定最优工艺条件 估算反应器尺寸大小
1994年,全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨,按体 积计算超过钢铁。
第2章逐步聚合习题参考答案

第二章 缩聚与逐步聚合反应-习题参考答案1.名词解释:逐步聚合;缩合聚合;官能团等活性;线型缩聚;体型缩聚;凝胶点;转化率;反应程度。
答:逐步聚合——单体转变成高分子是逐步进行的,即单体官能团间相互反应而逐步增长。
缩合聚合——由带有两个或两个以上官能团的单体之间连续、重复进行的缩合反应。
官能团等活性——在一定聚合度范围内,官能团活性与聚合物分子量大小无关。
线型缩聚——参加反应的单体都含有两个官能团,反应中形成的大分子向两个方向增长,得到线型缩聚物的一类反应。
体型缩聚——参加反应的单体中至少有一种单体含有两个以上的官能团,且体系平均官能度大于2,反应中大分子向三个方向增长,得到体型结构的聚合物的这类反应。
凝胶点——开始出现凝胶瞬间的临界反应程度。
转化率——参加反应的单体量占起始单体量的分数反应程度——参与反应的基团数占起始基团的分数。
3.由己二元酸和己二胺等摩尔合成尼龙—6,6。
已知聚合反应的平衡常数K=432,如果要合成聚合度在200的缩聚物,计算反应体系中的水含量应控制为多少?解:n X =n X =200,K=432代入此式可得: 224320.0108200w n K n X === 答:反应体系中的水含量应控制为0.0108 mol/L.4.计算等摩尔的对苯二甲酸与乙二醇反应体系,在下列反应程度时的平均聚合度和分子量。
0.500,0.800,0.900,0.950,0.995。
解: 等物质量条件下,有PX -=11,聚苯二甲酸乙二醇酯结构单元的分子量:M 0=192。
11n X p=-,n o n X M M ⨯=,因此各反应程度时的平均聚合度和分子量见下表:7.氨基己酸进行缩聚反应时,如在体系中加入0.2mol%的醋酸,求当反应程度P 分别达到0.950,0.980,0.990时的平均聚合度和平均分子量。
解: 方法1:2212 1.998'110.002a a ab b f N f N N N ⨯⨯===++++ 当p=0.950时,22202 1.9980.9502n X pf ==≈-⨯- 214010720=⨯=⨯=n o n X M M当p=0.980时,22482 1.9980.9802n X pf ==≈-⨯- 513610748=⨯=⨯=n o n X M M当p=0.990时,22912 1.9980.9902n X pf ==≈-⨯- 937910791=⨯=⨯=n o n X M M方法2:rp r r Xn 211-++=, NcNa Na r 2+==0.996 P=0.95, 20=XnP=0.98, 46=XnP=0.99, 83=Xn8.用Carothers 法计算下列聚合反应的凝胶点:(1)邻苯二甲酸酐+甘油,摩尔比3:2。
第三章课后习题答案

思考题1.总结烯类单体的聚合特征得到以下规律:(1)能形成聚合物的主要是乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物。
乙烯的1,2-二元取代物除个别外一般不聚合。
(2)大部分烯类单体能按自由基机理聚合,只有少数部分按离子机理聚合。
(3)有些单体可按自由基、阳离子和阴离子机理进行聚合。
请对以上情况加以分析说明。
解答:乙烯上如有1,2二取代基的化合物(除取代基体积很小外)由于空间阻碍大均不能聚合。
在乙烯上如有一个取代基,或两个1,1二取代基(如取代基不过大),一般说来均能进行聚合。
取代基的有和共轭效应能改变双键的电子云密度,所形成的活性种的稳定性有影响,因此决定了单体对自由基聚合、阳离子聚合以及阴离子聚合的选择性。
几乎所有取代基对自由基都有一定共轭稳定作用,因而一般带吸电子基的单体或有共轭体系的单体均能进行自由基聚合。
而带有强供电基团的单体或有1,1两个弱供电基团的单体方能进行阳离子聚合。
而带强吸电子基团的单体能进行阳离子聚合。
电子流动性大,易诱导极化的单体,则可进行自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
2下列烯类单体适于何种机理聚合(1) CH2=CHCl自由基聚合(2) CH2=CHCl2自由基聚合、阴离子聚合(3) CH2=CHCN自由基聚合、阴离子聚合(4) CH2=C(CN)2阴离子聚合(5) CH2=CHCH3配位聚合(6) CH2=C(CH3)2阳离子聚合(7) CH2=CHC6H5自由基聚合,阳、阴离子聚合(8) CF2=CF2自由基聚合(9) CH2=C(CN)COOR阴离子聚合(10) CH2=C(CH3)-CH= CH2自由基聚合,阳、阴离子聚合3.判断下列烯类单体能否进行自由基聚合(1)CH2=C(C6H5)2可以,但两个C6H5空间位阻大,均聚只能得到二聚体(2)ClCH=CHCl不能自由基聚合,结构对称,1,2取代空间位阻大(3)CH2=C(CH3)C2H5只能正离子聚合,-CH3及-C2H5为推电子基(4)CH3CH=CHCH3不能自由基聚合,1,2取代,结构对称(5)CH2C(CH3)COOCH3可以自由基聚合1,1取代不考虑位阻效应,羰基为吸电子集团(6CH2=CHOCOCH3可以自由基聚合,O的极性效应和诱导效应,加上羰基的吸电子诱导效应综合(7)CH3CH=CHCOOCH3不能自由基聚合,1,2取代空间位阻大(8)CF2=CFCl 能,因为氟原子半径小,可以忽略位阻效应。
聚合反应工程基础期末试卷

华南理工10-11学年度第一学期本科化学专业09级《聚合反应工程基础》期末试卷一、名词解释(15%)1、间歇操作2、微观混合3、热稳定性4、功率曲线5、非牛顿流体二、填空题(15%)1、搅拌聚合釜内流体流动有两种流况,分别是和。
2、停留时间分布测定是应用“刺激-感应”技术,它的方法有两种,分别是和。
3、在等温情况下进行的反应A C,反应速率方程为V A=0.5C A3,反应刚开始时A的浓度为0.5mol/L,进口体积流量V0=100L/h,要求转化率达到85%,则采用理想混合反应器所需的体积采用平推流反应器所需的体积;用平推流反应器所需的体积用4个体积相等的理想混合反应器串联所需的体积。
(填 >,< 或 =)4、搅拌器是实现搅拌操作的设备名称。
工业中常用的搅拌器中,平桨式搅拌器作用较强,搅拌器的剪切作用不大,但循环性能好。
5、在间歇操作中,某一反应存在主、副反应,主反应生成R,副反应生成S,R 是我们所需要的,两者生成速率之比212121ββαα--=BASR CCkkrr,21,kk分别两反应的速率常数,2121,,,ββαα为反应级数,若2121,ββαα<<,则要求操作的方式为以下哪一种?6、某搅拌釜内径为0.5m,搅拌器转速为500r/min,为了控制相同的温度,对于几何相似的3m反应器,按传热系数相等放大,转速为 r/min,采用叶端速度放大后,转速又为r/min。
三、简答题(30%)1、什么是返混?简述造成反应器内流体返混的主要原因?(5分)2、连续流动反应器内流体的两种理想型态是什么?它们各自有何特点?(6分)3、工业中调节聚合物的聚合度、聚合度分布的途径有哪些?(6分)4、工业上的搅拌釜选用搅拌器有何要求?简述不同工艺操作过程选用搅拌器的原则?(7分)5、流体流动的传热系数K由哪几个部分组成?要提高K可采取那些措施?(6分)四、计算题(40%)1、在平推流反应器中进行等温液相反应A—>C,该条件下反应的速率方程为r A=0.8C A kmol/L.min,A组分的初始浓度为0.004kmol /L ,进口体积流量V 0=100L /h ,要求转化率达到90%,则需要多少时间?这个平推流反应器体积需多大?(10分)2、今用脉冲示踪法测定某一反应器的停留时间分布,得到离开反应器的示踪物浓度与时间的关系如下:流体以1.2m /min 的流量流入。
聚合反应工程基础复习题

1 、间歇反应器:物料一次放入,当反应达到规定转化率后即取出反应物,其浓度随时间不断变化,适用于小规模,多品种,质量不均。
连续反应器:连续加料,连续引出反应物,反应器内任一点的组成不随时间而改变,生产能力高,易实现自动化,适用于大规模生产。
2 、平推流反应器及其特点:当物料在长径比很大的反应器中流动时,反应器内每一位原体积中的流体均以同样的速度向前移动,此时在流体的流动方向上不存在返混,这种流动形态就是平推流。
①在稳态操作时,在反应器的各个截面上,物料浓度不随时间而变化,②反应器内物料的浓度沿着流动方向而改变,故反应速率随时间位置而改变,及反应速率的变化只限于反应器的轴向。
3、理想混合流反应器及其特点:反应器中强烈的搅拌作用使刚进入反应器的物料微元与器内原有物料微元间瞬时达到充分混合,使各点浓度相等,且不随时间变化,出口流体组成与器内相等这种流动形态称之为理想混合流。
特点:①反应器内物料浓度和温度是均一的,等于出口流体组成②物料质点在反应器内停留时间有长有短③反应器内物质参数不随时间变化。
4、数模放大的基本原理:是通过动力学研究和模试,确定催化剂种类、反应物浓度,反应时间剪切对反应速率、产品质量和收率的关系,并综合从一数学模型来描述5 、相似放大的基本原理:在配方不变的前提下,不论反应机理如何。
若反应器中的速度分布,浓度分布,温度分布和停留时间分布均匀与模试反应器相同,则两者的反应结果必然想同6 、连续乳液聚合与间歇乳液聚合的四个不同点:①连续操作得到的粒子数比间歇操作小,聚合速率也较间歇低②与间歇乳液聚合粒径分布比连续聚合宽③间歇乳液聚合中阻聚作用只存在诱导期,而连续聚合中阻聚作用存在于整个过程④间歇乳液聚合无瞬态过程,而连续聚合有瞬态过程7 、聚合反应器选择原则:①充分考虑并满足聚合反应特性②经济效益上的考虑③应充分考虑聚合反应器特性对聚合物质量的影响8 、放大原则:在相似放大中,每一个准数代表的放大规则经常是矛盾的,所以在放大过程中要抓起控制作用的因素,保持与这些因素有关的准数在放大过程中不变,而对其他因素加以适当照顾。
反应工程课后答案完整版

反应⼯程课后答案完整版1 绪论1.1在银催化剂上进⾏甲醇氧化为甲醛的反应:进⼊反应器的原料⽓中,甲醇:空⽓:⽔蒸⽓=2:4:1.3(摩尔⽐),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。
试计算(1)(1)反应的选择性;(2)(2)反应器出⼝⽓体的组成。
解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为:(2)进⼊反应器的原料⽓中,甲醇:空⽓:⽔蒸⽓=2:4:1.3(摩尔⽐),A P出⼝甲醇、甲醛和⼆氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为:n A=n A0(1-X A)=7.672 moln P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,⽔(n W)、氧⽓(n O)和氮⽓(n N)的摩尔数分别为:n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol2 反应动⼒学基础2.4在等温下进⾏液相反应A+B→C+D,在该条件下的反应速率⽅程为:若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进⾏反应,求反应4min时A的转化率。
解:由题中条件知是个等容反应过程,且A和B的初始浓度均相等,即为1.5mol/l,故可把反应速率式简化,得由(2.6)式可知代⼊速率⽅程式化简整理得积分得解得X A=82.76%。
2.6下⾯是两个反应的T-X图,图中AB是平衡曲线,NP是最佳温度曲线,AM是等温线,HB是等转化率线。
根据下⾯两图回答:(1)(1)是可逆反应还是不可逆反应?(2)(2)是放热反应还是吸热反应?(3)(3)在等温线上,A,D,O,E,M点中哪⼀点速率最⼤,哪⼀点速率最⼩?(4)(4)在等转化率线上,H,C,R,O,F及B点中,哪⼀点速率最⼤,哪⼀点速率最⼩?(5)(5)在C,R两点中,谁的速率⼤?(6)(6)根据图中所给的⼗点中,判断哪⼀点速率最⼤?解:图2.1 图2.2(1)可逆反应可逆反应(2)放热反应吸热反应(3)M点速率最⼤,A点速率最⼩M点速率最⼤,A点速率最⼩(4)O点速率最⼤,B点速率最⼩H点速率最⼤,B点速率最⼩(5)R点速率⼤于C点速率C点速率⼤于R点速率(6)M点速率最⼤根据等速线的⾛向来判断H,M点的速率⼤⼩。
聚合物反应工程基础知识总结

)
rA k1CACB k2CRCS
kt K ln[ xAe (2xAe 1)xA ](m=2)
mCA0
xAe xA
平行反应
复合 反应
连串反应
A k1 R k2 S
rA (k1 k2 )CA
rR k1CA k2CB rS k2CR
(k1
k2
)t
ln
CA C A0
CR
k1 k1 k2
高,适应性强,操作弹
要求达到高转化率时, 顺丁橡胶,丁苯橡胶,
性大,连续操作时温度、
浓度易控制,产品质量
反应器容积大
聚氯乙烯
均一,适于多品种、小
批量生产。
结构简单、加工方便, 耐高压,传热面大,热 交换效率高,容易实现
自动控制
对慢速反应管子要求长 且压降大
高压聚乙烯的生产,石 脑油的裂解,轻油裂解
生产乙烯
⑷连续搅拌釜式反应器 。 非理想混合流反应器:(主要是由于工业生产中在反应器中的死角、沟流、旁路、短路及不均匀的速 度分布使物料流动型态偏离理想流动 )
3、均相反应动力学
反应
反应速度式
反应积分式
一级 A kS
rA
dCA dt
kCA
t 1 ln CA0 1 ln( 1 ) k CA k 1 xA
体系具有热稳定性必须具备以下两个条件:
① 放热速率与除热速率相等,即:稳态条件 Qr Qc
② 稳定条件 dQc dQr dT dT
影响热稳定性的因素: 1、化学反应的特性,如 k、△H、E 等
2、反应过程的操作条件.如 v0 、 C A0 、T 等。
3、反应器的结构,如 A;
4、操作条件,如 v0 、T、TW 、K 等
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第二章化学反应工程基础1.说明聚合反应工程的研究内容及其重要性。
研究内容:①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础;②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段;③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段。
简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制。
2.动力学方程建立时,数据收集方式和处理方式有哪些?收集方式:化学分析方法,物理化学分析方法处理方式:积分法,微分法。
3.反应器基本要求有哪些①提供反应物料进行反应所需容积,保证设备一定生产能力;②具有足够传热面积;③保证参加反应的物料均匀混合4.基本物料衡算式,热量衡算式①物料衡算:反应物A流入速度-反应物A流出速度-反应物A反应消失速度-反应物A积累速度=0(简作:流入量-流出量-消失量-积累量=0)②热量衡算:随物料流入热量-随物料流出热量-反应系统与外界交换热量+反应过程的热效应-积累热量=05.何谓容积效率?影响容积效率的因素有哪些工业上,衡量单位反应器体积所能达到的生产能力称之为容积效率,它等于在同一反应,相同速度、产量、转化率条件下,平推流反应器与理论混合反应器所需总体积比:η=Vp/Vm=τp /τm。
影响因素:反应器类型,反应级数,生产过程中转化率有关6.何为平推流和理想混合流?①反应物料在长径比很大的反应器中流动时,反应器内每一微元体积中流体均以同样速度向前移动,此种流动形态称平推流;②由于反应器强烈搅拌作用,使刚进入反应器物料微元与器内原有物料元瞬时达到充分混合,使各点浓度相等且不随时间变化,出口流体组成与器内相等此流动形态称理想混合流。
7.实现反应器的热稳定操作需满足哪些条件?① Qr=Qc,Qr体系放出热量;②②dQc/dT>dQr/dT,Qc 除热量;③③△T=T-Tw<RT2/E,E 反应活化能,T 反应器温度,Tw 冷却液温度8.何为返混?形成返混的主要原因有哪些?返混:指反应器中不同年龄的流体微元间的混合;原因:①由于物料与流向相反运动所造成,②②由于不均匀的速度分布所引起的,③由于反应器结构所引起死角、短路、沟流、旁路等。
9.停留时间的测定方法有哪些,各适用于什么具体情况?阶跃示踪法→试验装置脉冲示踪法→工业反应器10.停留时间分布和返混之间有什么关系?研究流动模型有何意义?返混造成停留时间分布,二者有密切关系,可用停留时间分布定量描述;同类反应器中返混程度,而同一停留时间分布可由不同情况返混与之相适应。
意义:流动模型是为了研究反应器内流体的实际流动形态,在不改变其性质的前提下,对其加以适当的理想化,这种适当理想化的流动形态称为流动模型,所以流动模型是反应器中液体流动形态的近似概括,是设计和放大反应器的基础。
第四章化工流变学基础1.简述流变学及其研究内容?流变学就是研究物质的变形和流动科学,其任务是使物质所具有多杂变形或流动现象更明确化、系统化、定量化、进一步把产生现象的机理上升到分子水平。
2.流体分类按流体力学观点:分为理想流体和实际流体两大类。
理想流体又称为无黏性流体,实际流体又称黏性流体,又可分为牛顿流体与非牛顿流体。
3.何为牛顿流体,非牛顿流体?非牛顿流体又有哪些类型?流动曲线通过坐标原点的一直线的流体称为牛顿流体;凡流动曲线不是直线或虽为直线但不通过坐标原点的流体称为非牛顿流体。
非牛顿流体分为三大类:非依时性(假塑性、胀塑性、宾汉流体);依时性(触变性、震凝性);粘弹性流体(入口效应、弹性回缩、爬杆效应、***)4.高分子流体为什么多属于假塑性流体大分子链的取向原因,大分子链为无规线团,彼此缠结,对流动阻力大,表现出较大的黏度。
当流动而受较大剪切作用时卷曲缠结的大分子结构被拉直取向,伸直后大分子在液体层间传递动量作用较原来小,因而随γ增加,表现出η减小,因此多属于假塑性流体。
5.为什么触变性流体和震凝性流体有特殊的流变行为?由于在一定剪切条件下,流体的结构随时间而受到逐步破坏,受破坏结构在剪切作用停止作用后又可以恢复,体现出独特流动行为。
6.一般对于涂料类流体希望其具有何种流动特性,为什么?一般希望具有触变性。
因为触变性可使涂料在受外力作用下变成易流动的液体,而当外力消失后又很快恢复到高黏性不流动状态,这样易于涂刷而又能保持涂刷后不流动,尤其适用于垂直面上的涂刷。
7.影响高分子流体流变行为的主要因素有哪些?如何对这些影响进行理论分析影响主要因素有高聚物平均分子量、分子量分布、压力、温度、以及溶液浓度。
①存在一临界分子量Mc,M>Mc,黏度急剧增加:M<Mc为牛顿流体;M>Mc为非牛顿流体②对分子量相近,分子量分布较宽的流体,比分子量分布较窄流体较早出现非牛顿流体转变,且分子量分布越宽,偏离牛顿流动也越远。
③温度:温度增加,黏度η下降。
对于柔性,温度对其影响不大,链段运动易,活化能小。
增加。
临界浓度Cc,当C<Cc为牛顿性流体 C>Cc,④浓度:聚合物溶液浓度增加,溶液黏度η为非牛顿流体,假塑性。
⑤压力影响:压力影响流体自由体积,压力P增加,自由体积下降,引起黏度增加。
7.何为表观粘度?剪切应力与剪切速率的比值称为表观黏度,Ma=Z/r8.非牛顿流体在圆管中的表观粘度是如何定义的(Ua)p=管壁处剪切应力τ/流动特性=+++9.非牛顿流体的流动行为指数对流体在圆管中的流动行为和聚合反应结果有何影响N下降,假塑性流体在管中流速分布比牛顿均匀;反应器中C、T、及径向分布也越均匀,分子量分布也越窄。
10.对非牛顿流体在圆管中层流流动规律进行研究有何重要意义?非牛顿流体与牛顿流体不同流动特性,二者动量质量传递特性也有所差别,进而影响到热量传递、质量传递、及反应结果。
因此对流速分布及压力降等问题研究,不仅能决定管中流体输送量与功率消耗,同时能了解影响官式反应、塔式反应器中物料浓度、温度分布,进而影响反应速度和分子来那个分子分布情况。
第五章搅拌聚合釜内流体的流动与混合1.搅拌器一般具有哪些功能?混合、搅动、悬浮、分散等2.搅拌釜内的流体的流动分为哪两个层次宏观:循环流动;微观:剪切流动。
3.循环流动的三个典型流动分别是什么?哪些流动对混合有利?哪些需克服?径向流动、轴向流动、切线流动;径向和轴向对混合有利,起混合搅动及悬浮作用;切线流动对混合不利。
4.何为打旋现象?如何消除打旋现象当η不大,搅拌转速较高时,桨叶放在釜中心线时,液体将随桨叶旋转的方向沿着釜壁滑动,釜内液体在离心力的作用下,涌向釜壁,使液面沿壁上升,中心部分液面下降,形成一个旋窝,通常称打旋现象。
消除打旋现象:偏心安装可减弱漩涡,安装挡板、加导流筒可有效消除。
5.试说出几种搅拌器的构型,特点和应用?①桨式搅拌器:桨叶构型为平桨、斜桨、锚形或框形桨者。
特点:结构简单,转速低、桨叶面积大、平桨、斜桨适用于η为0.1-102Pa·s液体搅拌;锚式、框式对高η液体。
②推进式搅拌器:三瓣叶片;适合湍流程度不高,循环量大。
优点:结构简单,制造方便,适用于液体η低,液量大液体搅拌。
剪切作用不大,循环性能好。
③涡轮式搅拌器:桨叶形式很多,有开式和闭式两类。
应用较广并处理程度范围广液体。
适用于低粘到中等程度液体混合,液液分散,液固悬浮及促进良好传热,传质,或化学反应。
④螺杆及螺带式搅拌器:适用于高粘度液体。
6.搅拌器应满足哪些基本要求?选择搅拌器的基本方法是什么?保证物料混合,消耗最小功率,所需费用最低,操作方便,易于维修。
选择基本方法:A.生产上对搅拌无特殊要求,可参照生产时所用类似搅拌经验地选择。
B.对搅拌有严格要求,且又无类似过程搅拌型式,应对设备工艺过程的操作类别,搅拌要求及经济性全面分析评价,找到主要控制因素进行选择适应型式C.对于过程开发或生产规模很大工程,在一定试验基础上,研究出最佳搅拌器桨叶形式,尺寸及操作条件,再相似模拟放大进行设计计算。
选择搅拌器原则:(1)均相液体混合:主要控制因素容积循环速率。
(2)非均相液体混合:使互不相溶液体能良好分散。
(3)固体悬浮:容积循环速率和湍流强度。
(4)气体吸收及液相反应:保证气体进入液体后被打散,被气泡均匀的分散。
控制因素:局部剪切作用、容积循环速率及高转速。
(5)高粘度体系控制因素:容积循环速率及低转速7.搅拌器的功率消耗主要用于那些方面?计算搅拌器功率有何重要意义搅拌器所消耗的能量;搅拌轴封所消耗;机械传动所消耗意义:(1)搅拌功率是衡量搅拌强度的主要物理量;(2)是搅拌机械设计的基本数据;(3)根据搅拌功率的选用搅拌电机8.从搅拌器的功率曲线可以得到哪些重要信息?功率函数;功率准数;雷诺数1.Nre=1-10:曲线斜率为-1,搅拌层流区;2.Nre=10-1000:搅拌过滤区;3.Nre》1000:搅拌湍流区,为一水平直线9.气液体系的搅拌功率与均相体系相比有哪些特点?液体中通入气体,降低了被搅拌液体的有效密度,因此也就降低了搅拌功率,搅拌功率可采用均相液体搅拌功率分析计算方法并加以修正。
而大量通入气体时,开始出现大气泡,功率消耗不再明显变化,称“液泛”。
10.何为泵送指数?其对搅拌器计算有何重要作用qd=Nqd*ND3,Nqd为泵送准数。
包含了流体的流速和搅拌的泵送能力,反映了搅拌的剧烈程度11.搅拌级别一般范围几个等级10个等级12.常用的搅拌桨叶直径的大致范围如何选定桨叶直径与釜径比值 D/T=0.2~~0.8平桨 0.5~~0.83涡轮 0.33~~0.4推进式 0.1~~0.3313.何为颗粒雷诺数?骑在不同的范围时,密度差如何计算NRe(p)=(dp·ut·ρ)/μ NRe(p)<0.3层流 >103 湍流密度差:(ρp-ρ)/μ(层流) (ρp-ρ)/ρ(湍流)14.聚合反应的搅拌级别一般选择几级一般分为十个等级15.悬浮程度与那些因素密切相关?桨叶转速越高,直径越大,颗粒沉粒沉降速度愈小,所得悬浮程度越高。
16.层流和湍流是=时的搅拌功率如何计算?为什么?因次分析:P=f(N、D、ρ、μ、g)搅拌功率准数:Np=P/(ρN3p5 ),Np=NFrqf(NRe) NRe=DN2/g:搅拌弗鲁德准数层流区:P=KMN2D3 重力影响可忽略,即不考虑NFr 影响 Np=K NRe-1湍流区:P=KρN3D5 湍流区功率曲线呈一水平直线与Re无关,Np为常数。
第六章搅拌聚合釜的传热与性质1,聚合速率在聚合过程中一般有三种类型,其中那些对反应控制比较有利?可采用那些措施实现这种过程?减速型、加速型、匀速型匀速型对反应控制有利,引发剂半衰期使用得当,也可逐渐或分批加入单体或催化剂使Rp保持均衡。