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《化学工程基础(化工原理)第9章 课后答案.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第九章均相反应过程1、在间歇操作釜式反应器中进行等温一级反应A→R+S，已知反应进行30秒钟时反应物A的转化率为90%，求转化率达99%时还需要多少时间？计算结果说明了什么？11解：因t=lnk1−xA设t1、t2分别为转化率达90%、99%所需要的时间，11lnt2k1−.099则：==2t111lnk1−9.0t2=30×2=60s故xA从90%增加到99%所需要的时间为：60−30=30s由计算可知，尽管转化率只增加了9.0%，而反应时间却增加了1倍，说明了大部分反应时间花费在反应后期。2、在间歇操作搅拌釜反应器中进行等温液相反应A＋B
2、→R已知：(−r)=kccmol⋅L−1⋅min−1，k=3.0L⋅mol−1⋅min−1,−1,AABcAo,=cO,B=2.0mol⋅L试计算反应物A的转化率分别达90%和99%所需要的时间，并作比较。解：（1）因cA,0=cB,0故：22(2(−rA)=kcA=kcA,01−xA)，代入式（9-2）积分得：xA9.0t1===150minkcA0,1(−xA)3.0×2.0×1(−)9.0.099（2）t2==1650min3.0×2.0×1(−.099)1650t2t1==11150由计算可知，尽管转化率只提高了9.0%，但反应时间却
3、增加了10倍。与习题1比较，说明反应级数愈大，反应后期的速率愈小。13、在间歇操作搅拌釜反应器中用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为：CH3COOH+C4H9OH→CH3COOC4H9+H2OABCD反应在100℃等温进行，进料物质的量比为A∶B=1∶4.97，并以少量硫酸为催化剂。由于丁醇过量，其动力学方程为(−r)=kc2，式中k为−23−1−1。已知反应.174×10m⋅kmol⋅minAA-3物密度ρ为750kg﹒m(反应前后基本不变)，若每天生产乙酸丁酯2450kg(不考虑分离过程损失)，每批物料的非生产时间取0.5小时，求乙酸转化
4、率为55%时所需间歇操作搅拌釜式反应器的体积（装料系数f=0.75）。解：（1）计算反应时间：222xAdxA将(−rA)=kcA=kcA,0(1−xA)代入t=cA,0∫积分得：o(−rA)xAt=（a）kcA0,1(−xA)−2−2−1乙酸、丁醇和乙酸乙酯的摩尔质量Mr分别为6.0×10、7.4×10和0.116kg⋅mol750−3cA,0==.175kmol⋅m−21(×0.6+.497×)4.7×10代入式(a)得:xA.055t==kcA0,1(−xA).174×10−2×.1751(−.055)=40.1min=0.67h（2）
5、计算反应器有效体积每小时乙酸用量为：24501−1×=.160kmol⋅h24×.0116.055每小时处理的原料总体积为：.160×103×0.6×10−2+.160×103×.497×4.7×10−2q==.091m3⋅h−10,v750反应器有效体积为：VR=qv,0(t+to)=0.91×(0.67+0.5)3=0.91×1.17=1.06m间歇操作搅拌釜体积为：.1063VR==.141m.07524、在间歇操作搅拌釜反应器中进行二级液相反应A＋B→R＋S-3两种反应物的起始浓度均为1kmol·m，反应10min后的转化率为80%，
6、如果将该反应改在全混流反应器中进行，求达到相同转化率所需要的反应时间。解：对二级反应：xAdxAxAdxAt=cA0,∫0=CA0,∫022(−rA)kcA0,1(−xA)xA=kcA0,1(−xA)xA8.0k==tc0,A1(−xA)10×1×1(−)8.03−1−1=0.4m⋅kmol⋅min对于CSTR，则有：xA8.0τ===50minkc1(−x)22A0,A4.0×1×1(−)8.05、在一个间歇操作搅拌釜式反应器中进行液相反应A+B→R+S-33-1-1反应温度为75℃，实验测得的反应速率方程式为(-rA)=kcAcB，Bk=
7、3×10m·kmol·s，当−3反应物A、B的初始浓度均为5kmol·m，A的转化率达80%时，该反应器每分钟能处理0.684kmol(A)，今若将反应移到一个内径为300mm的管式反应器中进行，其他条件不变，试计算管式反应器的长度。22解：将(−rA)=kcA0,(1−xA)代入式（9−2）积分得：xAdxAxAt=cA,0∫=o(−rA)kcA0,1(−xA)8.0==266s7.=.444min−33×10×5×1(−)8.0同一反应，当初始浓度CA,0、反应温度、转化率相同时，在间歇操作搅拌釜反应器和PFR中进行反应的时间相同，即也为
8、4.44min。qo,n.06843−1qV,0===.0137m⋅mincA0,533VR,P=qV,0τ=0.137×4.44=0.61mVP,R.061管长L
