2011年上学期B卷参考答案

《化学反应工程》期末考试试题B卷

一、填空（每空3分，共30分）

1．化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为kc，用气体摩尔分率表示的速率

?RT??pKC常数ky，则=____?????___Ky。

n2．对理想反应器是指_理想混合反应器（全混流反应器）__、__理想排挤反应器（平推流反应器）_____。 3．一级连串反应A___降低___k2/k1。

4．在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就 小 。

5．为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性，在___平推流____的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述，所以，该模型称为__轴向扩散模型_____。

6．反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，常用的示踪剂的输入方式有_ 脉冲示踪法 __、 阶跃示踪法 。

若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部则具有均匀的组成和相同停留时间，这种流体称为宏观流体。

K1K2PS在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应

二、选择题（每题3分，共24分）

1、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项__B__。 A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间

2、平推流反应器停留时间分布特征值方差??2为 A 。 A、0 B、1 C、t D、?

3、对于反应级数n＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_B___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 4、一级不可逆液相反应A2R，CA0=2.30 kmol/m3，出口转化率xA= 0.7，每批操作时

间t?t0=2.06 h，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60，则反应器的体积V为_C___m3。

1

A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4

5、对于单一反应组分的平行反应A?S(主），A?P(副），其瞬间收率?A随cA增大而单调下降，则最适合的反应器为 A 。

A.全混流反应器 B. 全混流串接平推流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 平推流反应器

6、当反应级数n=__D___时，宏观流体具有比微观流体低的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 7、全混流反应器稳定的定常态操作点最多有 2 个。 A、1 B、2 C、3 D、不能确定

2??8、全混流流动的E（t）曲线的方差?___C___。

A. 0 B. 0～1 C. 1 D. ＞1

三、简答题（每小题8分，共16分）

21、对于反应，rR?k1CA，E1；rS?k2CA，E2，当E1＞E2时如何选择操作温度可以提高

产物的收率？

k10rRk10e?E1/RTSR??C?eA?E2/RTrSk20ek20答：对于平行反应

E2?E1RTCA，所以，当E1＞E2时应尽可能提

高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率。

2、简述描述停留时间分布函数的特征值？

答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t和方差?t。 1） t定义式为：

2t??tE(t)dt0?，平均停留时间t是E（t）曲线的分布中心，是E（t）曲线对于坐

标原点的一次矩，又称E（t）的数学期望。

2?t2） 是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间的二次矩

?t2??t2E(t)dt?t20?。

四、计算题（每小题15分，共30分）

１、液相原料中反应物A进入平推流反应器中进行2A?R的反应，已知cA0?1.0mol/L，

2V?2L，?rA?0.05cAmol/(L?s)。

2

求：1）当出口浓度cA?0.5mol/L时的进料流Q0。

2)当进料流量Q0?0.5L/min时出口浓度cAf。

xAdxVVA???0?rA 解：1）FA0CA0v0xACA0dxAdCA111???(?)?20s2CA?rA0.05CACA00.05CA

??CA0???2）

0111V2?60(?)???240s0.05CACA0v00.5

11?12??12?1?13CACA0CA?1?0.077moll13

2、在管式反应器中400℃等温下进行气相均相不可逆吸热反应，该反应的活化能等于39.77kJ/mol。现拟在反应器大小，原料组成及出口转化率均保持不变的前提下（采用等温操作），增产35%，请你拟定一具体措施（定量计算说明）。设气体在反应器内呈活塞流。

解：题意要求在反应器大小，原料组成和出口转化率均保持不变，由下式：

Vr/Q0?CA0?XA0dXAkf(XA)

可知，Q0与反应速率常数成正比，而改变反应温度又只与k有关，所以，提高反应温度可使其增产。具体值为:

Q02/Q01?k2/k1?AeAe?397708.314T2?397708.314?673?1?0.35?1.351

解此式可得：T2=702.7K。即把反应温度提高到702.7K下操作

3

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