反应工程期中测验及答案

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1、期中测验答案1在等温恒压条件下,反应A+2B==R,原料气组成为CA0=CB0=100kmol/m3,当CB=20kmol/m3时,(1)列出化学计量表;(2)计算A组分反应转化率x及各组分的浓度。解:(1)化学计量表组分初始量变化量剩余量AFA0-FA0XFA0-FA0XBFB0-2FA0XFB0-2FA0XR0FA0XFA0XFT0=FA0+FB0-2FA0XFT=FT0-2FA0X(2)δ=(1-1-2)/1=-2;yA0=0.5在恒压条件下:v=v0(1+yA0δx)=v0(1-X)CB=FB/v=FB0(1-2X)/[v0(1

2、-X)]=CB0(1-2X)/(1-X)代入数据得:X=4/9CA=FA/v=FA0(1-X)/[v0(1-X)]=CA0=100kmol/m3CR=FA0X/v=FA0X/[v0(1-X)]=CA0X/(1-X)=80kmol/m32在间歇釜中进行等温恒容气相反应:A→2R其反应速率方程为,试推导:(1)以A组分转化率x表示的反应速率方程;(2)以总压P表示的速率方程。原料组分为50%A和50%惰性气体,气体为理想气体。解:(1)(2)δA=(2-1)/1=1yA0=0.5n=n0(1+yA0δAxA)=n0(1+0.5xA)xA=2

3、n/n0-2=2P/P0-23某二级液相反应A+B==C,已知在间歇全混釜反应器中达到xA=0.99需反应时间为10min,问:(1)在PFR中进行时,空时τ为多少?(2)在CSTR中进行时,空时τ为多少?(3)若在两个等体积串联CSTR中进行时,空时τ又为多少?解:(1)在平推流反应器中:(2)在全混流反应器中:(3)两个等体积串联全混流反应器中:第一个釜第二个釜由试差法计算得到:τ=79.2min4对于反应速率方程为的液相反应,为达到一定的生产能力,试讨论当n>0、n=0和n<0时,如何选择反应器型式(平推流或全混流)使反应器体积最

4、小,并简单说明理由,并在图上表示反应器的体积。解:当n=0时,反应速率与反应物浓度无关,故与反应器型式无关。当n>0时,反应速率与反应物浓度呈正效应,而平推流反应器的浓度水平明显高于全混流型式,故选择平推流反应器。当n<0时,反应速率与反应物浓度呈负效应,而平推流反应器的浓度水平明显高于全混流型式,故选择全混流反应器。xAFA/(-rA)n>0xAFA/(-rA)n=0xAFA/(-rA)n=0

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