反应工程习题课内容

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1、第一次习题课（1-3）一、填空：（1）以浓度ci、mol分率yi和分压pi表示的反应速率式中，反应速率常数为kc、ky及kp，kc与ky的关系为,;kc与kp的关系为（2）～1/T直线，有时在高温区发生转折或弯曲，其原因可有是：采用的速率方程不合适，或反应机理发生了变化。（3）三种方式的的反应速率表达式：（aw—比外表面积，pb—堆密度）。二、在间歇式反应器中进行等温二级、一级、0级均相反应，分别求出转化率由0～0.9所需时间与转化率由0.9～0.99所需时间之比。解：设转化率由0～0.9所需时间为tA，转化率由0.9～0.99所需时间tB，则转化率由0.9～0.99所需的反应时间为（tB-

2、tA）对二级反应：对一级反应：对零级反应：三、在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，反应速率rA=0.01cA2mol/l.s;当CAo分别为1、5、10mol/l时,求反应CA=0.01mol/l时所需的反应时间分别为9900、9980、9990解：CAo=1mol/l时9习题课CAo=5mol/l时sCAo=10mol/l时四、某反应化学计量式为1/2A+B=R+1/2S其速率方程式-rA=2cA0.5cB如计量式写成，A+2B=2R+S速率式是什么?答：不变，化学计量关系式不影响速率式。五、在一均相等温液相聚合反应中，单体的初始浓度为0.04mol/l和0.08mol/l时，在34分钟单

3、体均消失20%，问单体的消失速率是多少？解：因消失速率与浓度无关，所以此反应为一级反应即：P58(e.3.1e.3.4e.3.6)e.g.用间歇式反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为原料中反应组分的质量比为A：B：S=1：2：1.35，反应液的密度等于1020kg/m39习题课，并假定在反应过程中不变，每批装料、卸料及清洗等辅助操作为1h，反应在100℃下等温操作，其反应速率方程如下：100℃时，,平衡常数K=2.92。（1）计算乙酸转化35%时所需反应体积。（2）根据物料性质、反应器填充系数取0.75，则反应器实际体积是多少？（3）采用连续釜式反应器

4、生产，计算所需体积。（4）采用三个等体积的釜式反应器串联，总体积是多少？解：（1）首先计算原料处理量Qo根据题给条件，可算出每小时乙酸需用量式是88为乙酸乙酯的分子量，由于原料中乙酸：乙醇：水=1：2：1.35，所以1+2+1.35=4.35kg原料器中合1kg乙酸，由此可求单位时间的原料器量。式中60为乙酸的分子量，原料器的起始组线如下：乙醇散水的分子量为46和18，通过乙醇的起始浓度和原料中各组分的质量比，可求出乙醇和它的起始浓度为：cA=cAo(1-XA)cB=cBo-cAoXAcR=cAoXAcs=cso+cAoXA代入速率方程中得式中9习题课反应体积：（2）反应器实际体积12.38/

5、0.75=16.51m3=VR2（3）由于反应器内物料组成与流出组成相同，因此求按出口转化率来计算反应速率，把转化率值代入上式得（4）因Vr1=Vr2=Vr39习题课XA3=0.35代入上式得联立上式得解得XA1=0.1598XA2=0.2714代入第1釜物料衡算式得又因Vr1=Vr2=Vr3=3.299又因Vr1=Vr2=Vr3=3.299∴VR(4)：3Vr1=9.897m3从以上计算可知VR2＞VR3＞VR1＞VR4结果分析：V连＞V间＞V串间歇反应是变速操作、开始rA大，终止时最小，而连续釜是等速操作，且恰好相应于间歇反应器的最小反应速率下操作，反应体积自然大而串联釜操作比单釜操作体积

6、小。P912.6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；根据等速线的走向来判断H、M点的速率的大小。第二次习题课（4-6）1．在PFR与CSTR中进行可逆反应2A=B+C；于等温中进行（PFR），Qo=10m3/h，cAo=5kmol/m3，B、C初始浓度均为零，已知动力学方程：若B的最终浓度是其平衡浓度的98%，求VR？若在CSTR中进行同样反应，则VR’为多小？解：2A=B+C组分ABC9习题课t=0cAooo反应某瞬时tc

7、Ao(1-XA)cAoXA/2cAoXA/2当rB=0（平衡时）在PFR中在CSTR中2．一级反应A→P进料温度150℃，活化能83684J/mol，在PFR中进行反应，反应器体积为VP。如改为CSTR其体积为Vm，为达到同样转化率XA=0.6，则Vm/VP之值如何为使Vm/VP=1，反应系统温度应作如何变化？9习题课解：在PFR中，对于n=1在CSTR中，对于n=1为使Vm/VP=1，则由于Tp