《化学反应工程》(第四版)课后习题答案详解课件.ppt

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1、习题3-1解答习题3-1解答解：根据CSTR基本方程分析：等当量配料，随转化率提高，反应时间迅速增长；若采用过量组分配料，随转化率提高，反应时间增长放慢。习题3-2解答(反应时间与反应体积无关）习题3-3解答（1）PFR（2）CSTR解：（1）（2）操作条件不变，等体积反应器，则习题3-4解答平推流全混流习题3-5解答习题3-6解答解：（1）串联两个体积0.25m3的CSTR试求下列方案的转化率。（2）一个0.25m3的CSTR，后接一个0.25m3的PFR（3）一个0.25m3的PFR，后接一个0.25m3的CSTR（4）两个0.2

2、5m3的PFR串联习题3-7讲解3-7已知：下列各种情况下的反应体积。解：（1）单个PFR（2）单个CSTR（3）两个CSTR串联习题3-8讲解3-8已知：如何调节加料速率，解：当反应达到平衡转化率时加料速率减小到原来的1/3倍，可使转化率达到0.5。习题3-9讲解3-9已知：进料浓度为CA0。试证明在PFR中，L最大收率为证明：对于PFR：证毕。习题3-10解答已知：B大量过量，【分析与解答】结果为：解：（1）由于是间歇反应器，所以液相反应，前后体积不变；由此可确定L浓度。B组分大大过量，近似为一级反应；由此可简化速率方程。习题3-

3、11解答解：对于CSTR：对于PFR：由于PFR中的选择率沿不同管截面而发生变化，其总选择率应为瞬时选择率的积分：证毕。习题3-12解答在平推流反应器中进行基元反应L为目的产物，已知，求L的最大收率及最优接触时间。解：根据同11题一样，求L的最大浓度。数学知识：一阶非齐次线性微分方程：的通解为则该反应的最佳时间为：CL存在极大值的必要条件是：CL的最大浓度为：习题3-13解答CSTR求定状的反应温度和转化率。解：根据QR和QC方程确定定态点935.45分别作T~QR、QC1QC2、QC3曲线，有5个交点，其中是稳态操作点2个，分别为Q

4、1=187.09,和Q2=935.45;对应温度分别为:T1=310KT2=345K187.093、为什么将流动模型中的“混合”称为“返混”？12456101173981513121416171819202122232425262728291~30有序无序1~30物料粒子从出口流出状况①先流入的物料粒子不一定先流出②同时流入的物料粒子不一定同时流出③物料粒子在反应器内的停留时间各不相同反应器内的混合——不同停留时间的物料粒子间的混合，称之为返混。停留时间——①物料粒子从反应进口算起，到出口为止所耗费的时间；②物料粒子的标签，以区别物料

5、在反应器内反应时间的不同；③描述物料粒子在反应器内返混程度强弱的一个参量。思考：如果停留时间等于平均停留时间的物料粒子越多说明该反应器内返混程度是强还是弱？第一节理想流动模型概述物料粒子：②反应物料的最小构成单元；①认识反应物料的一种概念模型；③既不属于微观粒子，也不属于宏观颗粒；④等同于流体质点假说；⑤其大小与原子、分子相比，是一个很大的集合体，但与宏观颗粒相比，是一个微不足道的微小单元。第一节理想流动模型概述流动模型1、理想置换——活塞流模型2、理想混合——全混流模型同一截面上组成、温度、流速、密度等均匀一致。不存在任何“返混”现

6、象反应器内均匀一致，浓度、温度等参数与出口浓度相等。达到最大程度的“返混”第一节理想流动模型概述理想流动反应器：物料的流动状况具有理想流动模型特征的反应器称为理想流动反应器。间歇反应器活塞流反应器全混流反应器——无返混，物料粒子同进同出。——无返混，物料粒子同进同出。——返混程度极大，不同停留时间的物料粒子混合均匀。（BSTR）（PFR）（CSTR）连续流动反应器第一节理想流动模型概述没有混合（BSTR）（PFR）（CSTR）（平推流反应器）间歇反应器活塞流反应器全混流反应器第一节理想流动模型概述思考题：试比较混合与返混的区别。混合返

7、混*不同外观特征的个体混和在一起的过程*不同停留时间的个体混和在一起的过程*仅仅是空间位置的搅混过程*不仅是空间位置的搅混过程，而且是时间顺序的搅混（BSTR）有混合无返混第一节理想流动模型概述偏离平推流的情况漩涡运动：涡流、湍动、碰撞填料截面上流速不均匀沟流、短路：填料或催化剂装填不均匀第一节理想流动模型概述偏离全混流的情况死角短路搅拌造成的再循环第一节理想流动模型概述流动状况对化学反应的影响-----由物料粒子的停留时间不同所造成短路、沟流停留时间减少转化率降低死区、再循环停留时间过长A+B→P：有效反应体积减少A+B→P→S产物

8、P减少→停留时间的不均第一节理想流动模型概述反应器设计的基本内容选择合适的反应器型式反应动力学特性+反应器的流动特征+传递特性确定最佳的工艺条件最大反应效果+反应器的操作稳定性进口物料的配比、流量、反应温度、压力和最终转