《化学反应工程》简答题

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1、（1）简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。（2）根据缩芯模型，描述和反应的宏观步骤（3）对于快速的一级不可逆的气液反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明　　　　　　　式中各参数的含义）。（4）对于一级不可逆的气固相催化反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明式中各参数的含义）。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

2、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

3、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。4.对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。5.对于反应，，；，，当＞时如何

4、选择操作温度可以提高产物的收率？答：对于平行反应，所以，当＞时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率。6停留时间分布密度函数E（t）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为E（t）dt（②分）。。7.停留时间分布函数F（t）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为F（t）。。8.简述描述停留时间分布函数的特征

5、值？答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间和方差。1）定义式为：，平均停留时间是E（t）曲线的分布中心，是E（t）曲线对于坐标原点的一次矩，又称E（t）的数学期望。2）是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间的二次矩。9.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的

6、不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。64.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？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，。10.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度

7、随时间的变化。对应的曲线为F（t），。11.简述建立非理想流动的流动模型的步骤？答：1）通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布；2）根据所得的有关E（t）或F（t）的结果通过合理的简化提出可能的流动模型，并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数；3）结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果；4）通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。12.简述非理想流动轴向扩散模型的特点？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）

8、轴向混合系数EZ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。13.简述非理想流动轴向扩散模型的定义？答：为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种返混与扩散过程的相似性，在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并人为的假定该轴向返混过程可以用费