1、第一章习题1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指 1 摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应
2、都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。3 若将反应速率写成 ，有什么条件?tcrdA答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。(1)A+2BCA+C D(2)A+2BCB+CDC+DE(3)2A+2BCA+CD解(1) D4CA3D
3、D4CA32B1432A1ckrckckr(2) E6DC54CB3D E6DC54B32A121 ckckr ck(3) D4CA3DD4CA32B14322A1ckrckckr6 气相基元反应 A+2B2P 在 30和常压下的反应速率常数 kc=2.65104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程，即(r A)=kPpApB2，求 kP=?（假定气体为理想气体）解 3-16 312643cP2BAp2Bcc1264c kPasmol105. K0lJ.8so5)(skmol105.2K37RTkrTpRTpk7 有一反应在间歇反应器中进行，经过 8min 后，反应物转化掉 80
4、，经过 18min 后，转化掉 90，求表达此反应的动力学方程式。解 2Amin180iA0d19.)(.1kctkcxt为假 设 正 确 ， 动 力 学 方 程8 反应 A(g) +B(l)C(l)气相反应物 A 被 B 的水溶液吸收，吸收后 A 与 B 生成 C。反应动力学方程为：r A=kcAcB。由于反应物 B 在水中的浓度远大于 A，在反应过程中可视为不变，而反应物 A 溶解于水的速率极快，以至于 A 在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为 5m3 时 C 的生成量。已知 k=1m3kmol-1hr-1，c B0=3kmolm-3，c A 饱和 =0.02 kmolm
5、-3，水溶液流量为 10m3hr-1。解0.15kmol.5hrm0.6kol hrrl.32.131313ABAB CNrcck的 生 成 量 器 中 的 停 留 时 间反 应 时 间 即 液 相 在 反 应 均 为 常 数与由 已 知 条 件 ， 9 反应 ，在恒容下用等摩尔 H2，NO 进行实验，测得以下数据O2H2总压/MPa 0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543半衰期/s 265 186 135 104 67求此反应的级数。解 205.46.905.426.580.ln 318191733. 21lnl5.01ln5.011dd2A A0210Ap21
6、0Ap p112 pA0p1A0pApA0021t ptktnk kt tktkntkkt nnntnn 总作 图 ， 得 直 线对1pY = A + B * XParameter Value ErrorA 1.60217 0.01399B -1.9946 0.00834-2.1-2.0-1.9-1.8-1.7-1.6-1.5-1.4-1.3-1.24.0.2464.85.0.25.4.6ln t1/2 lnpA0三 级 反 应斜 率 319461n10 考虑反应 ，其动力学方程为 试推导在恒容下以总压3PAVnktrAAd1表示的动力学方程。解 总总 总总 总 总总 总pt VRTpktRT
7、VpnVnpntpA0A0AA00A003d2321d312311 A 和 B 在水溶液中进行反应，在 25下测得下列数据，试确定该反应反应级数和反应速度常数。时间/s 116.8 319.8 490.2 913.8 1188 cA/kmolm-3 99.0 90.6 83.0 70.6 65.3 42.4cB/kmolm-3 56.6 48.2 40.6 28.2 22.9 0解由 cA-cB=42.4 可知反应应按下列方式 A+B产物进行设为二级反应积分得：dktBA0A0ln1cckt以 对 t 作图若为直线，则假设正确。BA0Aln1c由 cA0-cB0=42.4 整理得数据如下：t
8、116.8 319.8 490.2 913.8 1188BA0Aln1cy0.0132 0.0149 0.0169 0.0216 0.0247线性回归：Y = A + B * XParameter Value ErrorA 0.01166 1.84643E-4B 1.08978E-5 2.55927E-7016.089.15tyBA5A3.dskmolctck12 丁烷在 700，总压为 0.3MPa 的条件下热分解反应：C4H102C 2H4+H2(A) (R) (S)起始时丁烷为 116kg，当转化率为 50%时 ，求此时1AsMPa24.0dtp。tyntpdASR，解 1AR sPa4
9、8.02.2dtt 1SSSt tSRAA0 SSSS skmol032.4d304d ll1kmol2kol15.0586dtptTVtnpnxn pRTVTpntpt总 ， 时02040608010120.120.140.160.180.20.20.240.26y t1AAs8.024.31dtpty总13 某二级液相不可逆反应在初始浓度为 5kmolm-3 时，反应到某一浓度需要 285s，初始浓度为 1kmolm-3 时，反应到同一浓度需要 283s，那么，从初始浓度为 5kmolm-3 反应到 1kmolm-3 需要多长时间？解t=285-283=2s反应前后体积不变的不可逆反应，已
10、经反应掉的部分不会对反应产生任何影响。反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。14 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为： S R B AOHCOHC2943S94342 反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在 100下进行。A 转化率达 50需要时间为 24.6min，辅助生产时间为 30min，每天生产 2400kg 醋酸丁酯（忽略分离损失） ，计算反应器体积。混合物密度为 750kgm-3，反应器装填系数为 0.75。解33131111i 1.2m0.75894产0.894. .hr65产.in6r753kg410.产hr64.kg
11、792B9:1Ahr0.6.7mol58产5%r.62krkg240/R6 7 MS器器 投 料 量则量 流 量产 量15 反应(CH 3CO)2O+H2O2CH 3COOH 在间歇反应器中 15下进行。已知一次加入反应物料 50kg，其中(CH 3CO)2O 的浓度为 216molm-3，物料密度为 1050kgm-3。反应为拟一级反应，速率常数为 k=5.708107 exp(E/RT) min-1，E =49.82kJmol-1。求 xA=0.8 时，在等温操作下的反应时间。解min6.308.1ln052.1ln52.)34.9exp(78.5A 17kt16 在 100下，纯 A 在
12、恒容间歇反应器中发生下列气相反应:2AR+SA 组分分压与时间关系见下表 :t/sec 0 20 40 60 80 100 120 140 160pA /MPa 0.1 0.096 0.080 0.056 0.032 0.018 0.008 0.004 0.002试求在 100，0.1MPa 下，进口物流中包含 20%惰性物，A 组份流量为 100molhr-1，达到 95%转化率所需的平推流反应器的体积。解 36 AA00.17m.21.37584s14 产.04MPa9%.MPa产产vVpp 时 间 为转 化 率 时 间 相 同 。间 与 间 歇 反 应 器 的 反 应平 推 流 反 应
13、器 的 停 留 时17 间歇操作的液相反应 AR，反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓度由cA0=1.3kmolm-3 降到 0.3 kmolm-3 需多少时间?cA/kmolm-3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0(rA)/kmolm-3min-10.1 0.3 0.5 0.6 0.5 0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042解 A0A)(d)( mkol3.mkol3.0 -3f-3cxr rrct图解积分 -3Akol0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.01r10
14、 3.33 2.0 1.67 2.0 4.0 10 16.7 20.0 22.2 23.8min7.123.6702.)20(3. )06(.)041(6rt18 一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在 400K 和 500K 温度下，其反应速率均可表达为r A=23pA2 molm-3s-1，式中 pA 的单位为 kPa。求该反应的活化能。解 150A422A13 molJ74250143.8exp163K40smkol EErRcrpRTc下 ：同 理 ： 下 ：将 分 压 换 算 成 浓 度 ：19 有如下化学反应CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4(I) (A) (B) (P)
15、(I)在反应前各组分的摩尔数分别为 nI0=1mol；n A0=2mol；n B0=3mol；n P0=0，求化学膨胀率（用两种方法） 。解方法一 313121AA0A0 yy方法二 1301AxV20 在 555K 及 0.3MPa 下，在平推流管式反应器中进行气相反应 AP，已知进料中含 A 30%（摩尔分数） ，其余为惰性物料，加料流量为 6.3mols-1，动力学方程式为rA=0.27cA molm-3s-1 为了达到 95转化率，试求：(1) 所需空速为多少?(2) 反应器容积大小?解1R0VNO30R111V95.0A95.0A133 s3.0075.1.296.m7.s s0.9
16、5.ln2.02dds6486 pTSSxrxc标 准 空 速 为 ：21 液相一级不可逆分解反应 AB+C 于常温下在一个 2m3 全混流反应器（CSTR ，MFR ，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为 1 kmolm-3，体积流量为 1m3hr-1，出口转化率为 80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？解 9264.0173. mkol73.hr2.0120A 3A5. 1Af0 cxceekrcVkt 料 即 为 间 歇 反 应 器全 混 流 反 应 器 切 断 进 出
17、首 先 求 反 应 速 率 常 数22 第 17 题中的反应，(1)当 cA0=1.2kmolm-3，进料速率 1kmolAhr-1，转化率为 75；(2) cA0=1.3kmolm-3，进料速率 2kmolAhr-1，出口为 0.3kmolm-3；(3) cA0=2.4kmolm-3，出口仍然为 0.3kmolm-3，进料速率为 1kmolAhr-1。计算三种情况下，用全混流反应器的体积各为多少?解 33R2 31R 13AAA0f0m029.65.41.5. minkol5.0.7. VrccFVrV由 数 据 表 ， 对 应23 反应 A+BR+S，已知 VR=0.001m3，物料进料速
18、率 V0=0.510-3m3min-1，c A0=cB0=5molm3，动力学方程式为r A=kcAcB，其中 k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3) 若全混流反应器体积 VR=0.001m3，可达到的转化率为多少?已知 k=1m3kmol-1hr-1，c B0=3kmolm-3，c A 饱和 =0.02kmolm-3，水溶液流量为 10m3hr-1。解平推流 5.0.1011)()(d0ARAf Af020RAf Vkcxxx(1) 全混流 330R 2BA0Am1245
19、. 405.Vckrc(2)3820.115A2AA33R 220ABA00xxxkcr24 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：2ABC rc=k1cA2AB2D rD=2k2cAcBA 的初始浓度为 2.5kmolm-3，A 和 C 的出口浓度分别为 0.45 和 0.75kmolm-3。假设进口物流中不含 B、C、D，反应时间为 1250sec，求：1. 出口物流中 B 和 D 的浓度；2. k1 和 k2 。解1322D131 2C 3 33skmol089.4.045.sl6075mkol.0BB5.0DB1 m1.kol2Al5.01.2Dl.7ACkol.45. krr的 浓
20、度 为 ， 所 以 ，个又 消 耗个， 但 每 生 成个伴 生个每 生 成 的 出 口 浓 度 为， 因 此个将 生 成个每 消 耗 为所 消 耗 的生 成 为所 消 耗 的， 生 成个生 成个每 消 耗反 应 共 消 耗第二章习题1. 动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?答：循环反应器行为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，而且反应器进出口浓度差比较大，对分析精度要求不很高。2. 为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升高而升高
21、，高温下操作对二者都有利。可逆放热反应的化学平衡随温度的升高向反应物方向移动，对达到高转化率不利。对此类反应，可选用多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。3. 一级反应 AP，在一体积为 VP 的平推流反应器中进行，已知进料温度为 150，活化能为 84kJmol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为 Vm，则 Vm/Vp 应有何关系?当转化率为 0.6 时，如果使 Vm=Vp，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，1 时，全混流反应器的体积将怎样改变？解： )1ln()(exp(1ln)(CSTR)1ln(1ddPF)exp()( ApmA0m A00AA0APxRTEx
22、kVkc xkcxrVcRTEkcr)1ln()( IFAPpxkVK07.43215.6.4389. 15.276exp610. 63743.8)0ln(.exp10.6 and IFmmmmPAPmTTTTREVnnkcxFVcckcxnVFAf0m1Am2A1m1/1/2/A0mm2,2/1,或4. 在体积 VR=0.12m3 的全混流反应器中，进行反应 ，式中SRBA21 kk1=7m3kmol-1min-1，k 2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolAm-3，另一种含 1.6kmolAm-3。设系统密度不变，当 B 的转化率为 75时，求
23、每种物料的流量。解13BA13AB0 133SRB30Ahrm24.08r.156. in542.8minkol04.6.7mkol61.0.l258.61kol4.2vrcc半 ：每 一 股 是 总 物 料 量 的 一5. 可逆一级液相反应 ，已知 ；当此反应在间歇反PA 0,mkol5.0P3ccA应器中进行，经过 8min 后，A 的转化率为 33.3%，而平衡转化率是 66.7%，求此反应的动力学方程式。解 xckcktxtc ckckctrA02A010AP A02A1P2A1Ad)(dxttxkt ,d)()(212183.02267.01)1()(ln1 eeA0eP2121 t
24、xkKxcPAA121212121 028.576.0dmin8./064.893.5lncctcrkkk6. 平行液相反应AP rP=1AR rR=2cAAS rS=cA2已知 cA0=2kmolm-3，c Af=0.2kmolm-3，求下列反应器中，c P 最大为多少?(1)平推流反应器；(2) 全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，c A1=1 kmolm-3。解 3-A0f A2f0pPAPfA 2A2SRP mkol5.01.)1()( d)()(1For )1(0Af0f ccSc ccrScc3- 22AffA0fA0pPmkol25.1 ).01(.)()(CSTR
25、Fr cc3- 22PAf1PA10Pmkol81.056. ).0(.)(Serisn Frtwcc7. 自催化反应 A+P2P 的速率方程为： rA=kcAcP，k =l m3kmol-1min-1，原料组成为含 A 13%，含 P 1%（摩尔百分数） ，且 cA0+cP0= l kmolm-3，出口流中 cP= 0.9 kmolm-3，计算采用下列各种反应器时的空间时间( =VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。解 A20A0A0PA fin30 )1()1( 9.74.m1kol xkcxcr
26、c min76.401.9.ln1ln1 d1ddFR Ainf0 A0AA00 finfinAfin xkc xkcxkcrxc xxin2.9.741CSTRFor Af20inf xkcmin91.3207.1.59.lnkol.0)1( min71.50).1(45.0d,Pr 22 3A0A1inf A1A xck xxrr ， 有令的 极 值 点 相 同与由 于 in71.50).1(4)1(5.,dCSTRFor A1inf01A xkcx分 离 器8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。证Af01Af02
27、1Af2101A2 f1f1011f0d)( cckcc kkkr R2121 ff2f0f0Vkkk 9. 半衰期为 20 小时的放射性流体以 0.1m3hr-1 的流量通过两个串联的 40m3 全混流反应器后，其放射性衰减了多少？解 95.0327.1 9327.010346.1.4hr0346.5.0 AAA0120A 总 转 化 率 。为第 二 釜 ， 单 釜 转 化 率 仍：第 一 釜代 入 数 据对 全 混 流 反 应 器 ，首 先 求 反 应 速 率 常 数 ： 期 的 概 念 。只 有 一 级 反 应 存 在 半 衰 xxxkcrkeckt10. A 进行平行分解反应，其速率式
28、为R rR=1 kmolm-3min-1A S rS=2cA kmolm-3min-1T rT=cA kmolm-3min-1其中 R 是所要求的目的产物， cA0=1kmolm-3。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的 cR 为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。解低浓度操作对生成目的产物 R 有利，对全混流反应器，可在极低的浓度下操作10)1( 21)(AffAf0pAf0RccSc对平推流反应器，则尽量使其转化率提高。 3AfpAf0Rmol462.1ln3d1A0fcSc11. 在 0时纯气相组分 A 在一恒容间歇反应器依以下计量方程反应：A 2.5P ，实验测得如下数
29、据：时间/s 0 2 4 6 8 10 12 14 pA/MPa 0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 0.020求此反应的动力学方程式。解当 t时，p Ae=0.2 故为可逆反应，设此反应为一级可逆反应，则 Ae0212APAln)5.(.dptkpkt 积 分 ， 得以(-ln(p A-pAe)对 t 作图t 0 2 4 6 8 10 12 14pA 0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028PA-pAe 0.08 0.06 0.0425 0.031 0.022 0.016 0.012 0
30、.008-ln(pA-pAe) 2.526 2.813 3.158 3.474 3.817 4.135 4.423 4.828A0A21eA0213710102.)(5)(5.630pprkkKty12. 气相反应 A+B=R 的动力学方程为(r A)=k(pApBpR/KP)，式中2138 asmol26ex105. Tk 112P P350p.7K请确定最佳反应温度与转化率之间的关系。解02468101214162.53.03.54.04.55.0-ln(pA-e) t BLinear Fitof Dat1_B比 较 合 理 。代 入，设 比 较 合 理 。代 入，设校 核 ： ，设 初
31、始 时 K20175.0MPa5.0 15.037.ln6.12630.7ln5115.037ln626035.7ln1.l603560exp07263522e10. 602xp5.33560exp1.7e10.AA 2AA2op A0RA0BA0RBR1B1op RABAR28- 2BA- 2BA8-pRBApA Txp xpxpT xpxxpTTpTrTTTKkr R13. 某液相一级不可逆反应在体积为 VR 的全混釜中进行，如果将出口物料的一半进行循环，新鲜物料相应也减少一半，产品物料的转化率和产物生成速率有什么变化？解全混流循环时 Af00rxc出口物料一半与等量的 xA=0 的物料混
32、合，x A0=0.5xAf。 kkkkcx 211215 AffffA0f 与简单地把处理量减半等效。 kVckcVx2121RA0A0fA0 14. 有一自催化反应 AR， 动力学方程为 rA=0.001cAcR kmolm-3s-1。 要求反应在 4 个0.1m3 的全混流反应器中进行，反应物初始浓度 cA0=10kmolm-3，c R0=0，处理量为 5.4 m3hr-1。如何排列这 4 个反应器（串联、并联、或串并联结合）才能获得最大的最终转化率？最大的转化率是多少？解 3AARA0RRA0 RA0A0ARA mkol486.351 s20364.135.1. 521d. d 1. c
33、ccVc cccr,cr另 外 一 个 串 联 在 后 面 。， 恰 好 是 最 佳 操 作 条 件个 反 应 器 并 联 ，将 最 大当64.08310x15. 一级不可逆连串反应 ，k 1=0.25hr-1，k 2=0.05hr-1，进料流率 V0 为CB21 k1m3hr-1， cA0=1kmolm-3，c B0=cC0=0。试求：采用两个 VR=1m3 的全混流反应器串联时，反应器出口产物 B 的浓度。解3R20B1A1B2 R202 3A2 3B1 3A 0Rm2m10Bm1A0 mkol38.05.19640.kol64.05.8l195kol.5. hr1VkccccVkc：从
34、中 解 出 作 物 料 衡 算 ：就 第 二 个 反 应 器 对第 二 个 反 应 器 出 口 ：第 一 个 反 应 器 出 口 ：第 一 个 反 应 器 出 口 ： 16. 某气相基元反应：A+2BP已知初始浓度之比 cA0:cB0=1:3，求 的关系式。txdA解 A0A00A00BBBA02A0 A0A 0AA 5.1235.1235.12.d5.1 5.4132d1 xcxVnxnVccktxcryxVntVr 2A.dktx17. 已知常压气相反应 SRB221 k动力学方程为 ，试用下列三种方式表达动力学方程：srbackrSR2BA1(1)组分分压；(2)组分摩尔分率；(3)组分
35、初始浓度和 A 的转化率。解 srsrbabasrba srbasrba RTPykRTPykRTpkpkryPpkkckrRTcp 总总总 S2BA1S2BA1 SR2BA1SR2B1Asr baxcxckxxr cccxxA0S0A0R02 A0B0A1A 0S00R0BA15.515.5. .18. 高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反应。在平推流反应器中 101.3kPa 下 627.2K 时等温分解。已知 k=1.7m3kmol-1s-1，处理气量为 120m3hr-1（标准状态） ，使 NO2 分解 70%。当(1)不考虑体积变化；(2)考虑体积变化时，求反应器的体积。解 70.,K
36、2.67,kPa103. hrNm12skmol.12ON2A1313AxTpVcr(1) 恒容过程 3A231RAS 1307.02A2AR m41.5094.78kol.6. s048.1.)(dxVcFxcV(2) 变容过程37.0AA20 A7.02A27.022A7.02A2A7.02A2R0AA7.02R m8)1ln(695. d16)1(95.d3. 515. 15,1,d1 xxkcF xxkcFxxkcFVyxkc19. 均相气相反应 A3P，服从二级反应动力学。在 0.5MPa、350和 V0=4m3hr-1 下，采用个 25mm 内径，长 2m 的实验反应器，能获得 6
37、0转化率。设计一个工业平推流反应器，当处理量为 320m3hr-1，进料中含 50%A，50% 惰性物料时，在 2.5MPa 和350下反应，为获得 80%的转化率求需用 25mm 内径，长 2m 的管子多少根?这些管子应并联还是串联？解(1) 求速率常数 k 2A20A342R 30A)1(3m1087.95.4kol65.61xkcryVTpc905.4196.01.ln26.l14d122dAAA0 0A0 kcxxkc xkcxx130A440R skmol52.7096.83.195.486.hr1.27. ckV(2)求反应器体积和管数 30A 113130 A0A mkol24.
38、015.634.8sl985.7.8.s.hrm2 .0,.,. RTpcVFxyyxxkcFxkcFcxrxxxAxd1411dddff AfAff022A022A02A202067108.954m6. 48.01ln48.23.7019l48.0A2 N管子的串并联要从流体阻力和流型考虑，在保持平推流的前提下尽量并联。20. 有一气相分解反应，其化学反应式为 AR+S，反应速率方程为 rA=kcA2，反应温度为500。这时测得的反应速率常数为 k=0.25m3kmol-1s-1。反应在内径为 25mm、长为 1m的管式反应器中进行，器内压强维持在 101.3kPa（绝） ，进料中仅含组分
39、A，当其转化率为 20%，空间速度为 45hr-1（反应条件下的计算值） 。试求反应条件下的平均停留时间和空间时间。解s26.8hr0751.51.2734mkol6.)0.(31.812V0ON0R 3A0 A0ATSpc xcy s3.702.01ln2.1562lld12d)(AffA00 A02AAf ffxkc xkcxrctx xx第三章习题1 有一有效容积 VR=1m3，送入液体的流量为 1.8m3hr-1 的反应器，现用脉冲示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为：t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80c/kgm-3 0 3 6 5 4 3 2 1
40、 0求其停留时间分布规律，即 F(t)，E(t)， ， 2t解示踪法求停留时间分布规律t/min c/kgm-3c F(t) E(t) tc t2c0 0 0 0 0 0 010 3 3 0.125 0.0125 30 30020 6 9 0.3750 0.0250 120 240030 5 14 0.5833 0.0208 150 450040 4 18 0.75 0.0167 160 640050 3 21 0.875 0.0125 150 750060 2 23 0.9583 0.0083 120 720070 1 24 1.0 0.0042 70 490080 0 24 1.0 0 0
41、 0 24 80 332002222t min.73.40in.8tctc2 对某一反应器用阶跃法测得出口处不同时间的示踪剂质量浓度变化关系为：t/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16c/kgm-3 0 0.05 0.11 0.2 0.31 0.43 0.48 0.50 0.50求其停留时间分布规律，即 F(t)，E(t)， ， 2t解: 阶跃法求停留时间分布规律 c0=0.5kgm-3t/min c/kgm-3 cF(t) E(t) 02ct0 0 0 0 0 0 02 0.05 0.05 0.1 0.05 0.2 0.44 0.11 0.16 0.22 0.06 0.48 1
42、.926 0.2 0.36 0.4 0.09 1.08 6.488 0.31 0.67 0.62 0.11 1.76 14.0810 0.43 1.1 0.86 0.12 2.4 2412 0.48 1.58 0.96 0.05 1.2 14.414 0.5 2.08 1.0 0.02 0.56 7.8416 0.5 2.58 1.0 0 0 0 7.68 69.1222202 min14.068.71.9min68.7tctt3 请将习题一中停留时间分布规律用对比时间 作变量，求 F()，E()， ， 。2解 min3.5.10R0R2t Vt tEFt/min 0 10 20 30 40
43、50 60 70 80cA/kgm-3 0 3 6 5 4 3 2 1 0tE0 0.4166 0.833 0.694 0.5556 0.4166 0.2766 0.139 0F0 0.0625 0.25 0.4792 0.6667 0.8125 0.9167 0.9792 1.013.t245.0.72t4 应用习题一的反应器，进行 A+BD 反应，已知 cA0=cB0=20molm-3，动力学方程为rA=0.005cAcB molm-3min-1，请用凝集流模型计算反应器出口物料中 A 组分的转化率，并求 cA，c B，c D 值。本题若用 PFR 及 CSTR 模型计算时，物料出口中 A
44、 组分的转化率是多少?解 凝集流模型： 101010d10 d5 AA2A022B0A AA ix xxxi ttccrcttF时间 t/min c/kgm-3F(t) AitxitFiitxA0 0 0 0 0 010 3 0.125 0.5 0.125 0.062520 6 0.375 0.667 0.25 0.1667530 5 0.5833 0.75 0.2083 0.15622540 4 0.75 0.8 0.1667 0.1333650 3 0.875 0.833 0.125 0.10412560 2 0.9583 0.857 0.0833 0.071388170 1 1.0 0.
45、875 0.0417 0.036487580 0 1.0 0.889 0 0 24 0.73083563A0D 3B0 mol61.47308.2l84.5701. xctFi PFR 模型计算时： 7692.03.10d1d5.min.AA2A0AxxcrcVx xxRCSTR 模型计算 5821.0 3.10.min3.A 2A220Af0Rx xcxrcV5 在习题一的反应器中进行 AD 反应，已知 cA0=25molm-3，动力学方程为 rA=0.05cA molm-3min-1，请分别用：(1)凝集流模型； (2)多级混合槽模型；(3)平推流模型；(4)全混流模型。计算出口物料中 A
