1、第一章习题 1 有一反应在间歇反应器中进行，经过 8min 后，反应物转化掉 80，经过18min 后，转化掉 90，求表达此反应的动力学方程式。 解 2AAm in18A0m in8A0AAA0dd219.019.0181)(218.018.081)(11kctckckcxxckt为假设正确，动力学方程 2 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 A OHHC O O CCHOHHCC O O HCH 2943SOH943 42 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
2、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 1 3313111111i1 . 2 m0 . 7 50 . 8 9 4 9总 体 积反 应0 . 8 9 4 9 m0 . 9 10 . 9 8 3 4有效体 积反 应0 . 9 1 h r605 4 . 6折合5 4 . 6 m i n302 4 . 6总 生 产时间hr0 . 9 8 3 4 m7507 3 7 . 5换 算成体 积 流量hr7 3 7 . 5 k g6 3 4 . 11 0 3 . 4总 投料量hr6 3 4 .
3、 1 k g744 . 9 7724.1B4 . 9 7:1B:Ahr1 0 3 . 4 k g601 . 7 2 4折算成 质hr1 . 7 2 4 k m o l0 . 50 . 8 6 2的投料量A， 则50%转 化率hr0 . 8 6 2 k m o l116100hr1 0 0 k g2 4 0 0 / 2 4R116 74 60 M SRBA器器投料量则量流量产量3 反应 (CH3CO)2O+H2O 2CH3COOH 在间歇反应器中 15 下进行。已知一次加入反应物料 50kg，其中 (CH3CO)2O 的浓度为 216molm-3，物料密度为 1050kgm-3。反应为拟一级反应
4、，速率常数为 k=5.708 107 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 m i n6.308.01 1ln0 5 2 5 2.0 11 1ln1m i n0 5 2 5 2.0)2 8 83 1 4.8 4 9 8 2 0e x p (107 0 8.5A17 xktk4 在 555K 及 0.3MPa 下，在平推流管式反应器中进行气相反应 A P，已知2 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
5、，试求： (1) 所需空速为多少 ? (2) 反应器容积大小 ? 解 1R000V NO30R111V95.00AA95.00AAA01330s131.0075.11013.015.5553.015.2730969.0m075.110.110969.0s09.010.11s10.1195.011ln27.01127.0ddsm0969.030015.555314.8103.6VppTTVSVVSxxrxcV标准空速为：5 反应 A+B R+S，已知 VR=0.001m3，物料进料速率 V0=0.5 10-3m3min-1，cA0=cB0=5molm3，动力学方程式为 rA=kcAcB，其中 k
6、=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， cB0=3kmolm-3， cA 饱和 =0.02kmolm-3，水溶液流量为10m3hr-1。 解 3 （ 1）平推流 5.00 0 0 5.051.00 0 1.0111111)11 1(1)1( d10A0RAfAf0A0 2AA0A0R Af VkcVxxkcxxkcVV x（ 2）全混流 3330R2BA AA0A
7、AA00Rm1024105.040 0 2 5.01 0 0 0 0 2 5.00 0 5.0 VVckcccrccVV （ 3） VR=0.001m3 时可达到的转化 率 3 8 2 0.01110 0 5.01 0 0105.0m0 0 1.01A2AA2AA33R2A20AAA0BAAA0AAA00RxxxxxVxkcxcckcccrccVV4 第二章习题 1. 平行液相反应 A P rP=1 A R rR=2cA A S rS=cA2 已知 cA0=2kmolm-3， cAf=0.2kmolm-3，求下列反应器中， cP 最大为多少 ? (1) 平推流反应器； (2)全混流反应器； (
8、3)两相同体积的全混流反应器串联，cA1=1 kmolm-3。 解 3-A0AfA2AAf0ApPAPAfA0p2A2AASRPPPmk m o l5.02112.011)1(1)1(1d)1(1)(d1PFRF o r )1(1211A0Af0AAfccccccSccSccScccrrrrScccc3-22AfAfA0AfA0pPmk m o l25.1)2.01(1)2.02()1(1)()(C S T RF o r cccccSc 5 3-22P2AfA1P1A1A0Pmk m o l81.056.025.0)2.01(1)2.01()11(1)12()()(S e r ie sin C
9、 S T R F o r t w o SccSccc2. 自催化反应 A+P 2P 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 AA2A0AA0AA0PAAAfAin3A0)1()1(9.00714.0141m1 k m o lxxkcxcxkcck
10、crxxc m i n76.40 7 1 4.010 7 1 4.09.019.0ln11111ln1d11111d1dPFRF o r A inA inAfAfA0AA0AAAAA0AAA0AfA i nAfA i nAfA i n xxxxkcxxxkcxxxkcrxcxxxxxx m i n2.99.09.01 0 7 1 4.09.011 11C S T RF o r AfAf2 0AAinAf0A xxkc xxc6 m i n91.320.271.120.25.015.09.019.0lnmk m o l5.0)1(m i n71.15.0)5.01(0 7 1 4.05.0111
11、)1(15.00210dd,1PFRC S T RF o r 2123A1A0A1A11AAinAf0A1A1AAAAAxccxxxxkcxxxrrr，有令的极值点相同与由于 m i n71.15.0)5.01( 0 7 1 4.05.011 1)1(15.0,0ddC S T RF o r A1A1A i nAfA01AAA xxxxkcxx r分离器7 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 80 c/kgm-3 0 3 6
12、 5 4 3 2 1 0 求其停留时间分布规律，即 F(t)， E(t)， t ， 2t 解 示踪法求停留时间分布规律 t/min c/kgm-3 c F(t) E(t) tc t2c 0 0 0 0 0 0 0 10 3 3 0.125 0.0125 30 300 20 6 9 0.3750 0.0250 120 2400 30 5 14 0.5833 0.0208 150 4500 40 4 18 0.75 0.0167 160 6400 50 3 21 0.875 0.0125 150 7500 60 2 23 0.9583 0.0083 120 7200 70 1 24 1.0 0.0
13、042 70 4900 80 0 24 1.0 0 0 0 24 80 33200 22222t m in2.2 7 233.33243 3 2 0 0m in33.33248 0 0tc ctctct8 2 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 m i n33.335.1 10R0R22t2 VVVVttEEtFFt3 在习题一的反应器中进行 A D 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。
14、计算出口物料中 A 组分的转化率。 解 （ 1）凝集流模型 t/min c/kgm-3 c F(t) ktcc exp 0 0 0 0 0 10 3 3 0.125 0.1189 0.07582 20 6 9 0.375 0.2262 0.09197 9 30 5 14 0.5833 0.1793 0.04649 40 4 18 0.75 0.1365 0.02256 50 3 21 0.875 0.0974 0.01026 60 2 23 0.9583 0.0617 0.00415 70 1 24 1.0 0.0294 0.00126 80 0 24 1.0 0 24 0.2525 7 4 7 5.0e x p1A ktccx (2)多级混合槽模型： 7 5 5 6.008.433.33005.011111108.41245.008.4A222 NNkxNN(3)PFR 模型： 8 1 1 1.033.3311ln201d201d05.01dm in33.33AA0AA0AA0AAA00RAAAxxxxxxrxcVVxxx(4)CSTR 模型：
