《化学反应工程》课后习题答案资料
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3 6
4.35 9.7 xA1 4.35x 0;
2 A1
x A1 0.62
x A2 0.62 4.35 2 (1 x A2 )
2 4.97 9.7 xA2 4.35xA 2 0
x A2 0.80
（2）一个0.25m3的CSTR，后接一个0.25m3的PFR
x A 2 dx VR C A0 x A1 0.25 A C A0 35min 2 2 3 x A1 kC V0 kCA1 7.1410 A2 xA2 x A1 dxA 4.35; 2 2 x A1 (1 x ) (1 x A1 ) A2
x A1 0.62
xAfc
习题3-4解答 平推流
1 k1 1 ln ; 1 x A1
1 2 ;
x A2 全混流 k 2 2 1 x A2 k k0e E / RT
k2 k0e E / RT2 x A2 1 / ln E / RT1 k1 k0e 1 x A2 1 x A1
1 0.5 5.30(h) 当x A 0.5时， t1 0.615 0.307 (1 0.5) 1 0.9 47.70(h) 当x A 0.9时， t1 0.615 0.307 (1 0.9) 1 0.99 524.70(h) 当xA 0.99时， t1 0.615 0.307 (1 0.99)
dxA 4.35; 2 0.62 (1 x ) A2
2 当cB0 / cA0 5时， (rA ) kcA 0 (1 xA )(5 xA )
1 t2 kcA0
xA
0
dxA (1 x A )(5 x A )
xA xA 1 dxA dxA [ ] 4kcA0 0 (1 x A ) 0 (5 x A )
1 5 xA ln 4kcA0 5(1 x A )
习题3-1解答
解：根据CSTR基本方程
t c A0
xA
0
当cB0 / cA0 1时， (r ) kFra Baidu bibliotek2 (1 x )2 A A0 A
t1
xA 0
dxA (rA )
dxA 1 2 kcA0 (1 x A ) kcA0
xA
0
d (1 x A ) 1 xA 2 (1 x A ) kcA0 (1 x A )
1 5 0.99 t2 ln 5.81(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.99)
分析：等当量配料，随转化率提高，反应时间迅速增长； 若采用过量组分配料，随转化率提高，反应时间增长放慢。
习题3-2解答
已知：A B C D;
k 5.6L /(min mol);
当x A 0.5时，
1 5 0.5 t2 ln 0.78(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.5)
当x A 0.9时， 1 5 0.9 t2 ln 2.79(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.9) 当xA 0.99时，
解： （1）串联两个体积0.25m3的CSTR
VR C A0 x A1 C A0 ( x A 2 x A1 ) 2 2 V0 kC A1 kC A 2 0.25 35 min 3 7.1410
x A1 x A2 x A1 35kCA0 2 2 (1 x A1 ) (1 x A2 ) 3517.4 10 7.1410 4.35
解：
（1）PFR
1 k ln (1 x Afp )
（1）
（2）CSTR
k
x Afc (1 x Afc )
（2）
操作条件不变，等体积反应器，则
1 1 k ln ln 2.303 (1 xAfc ) (1 xAfp ) (1 0.9)
x Afc 2.303 0.697 3.303
CA0 CB0 0.02mol/ L
2 rA kCACB 5.6CA
根据：t
x Af kCA0 (1 x Af )
3 3
当VR 1m 和2 时： (反应时间与反应体积无关） 0.95 t 169.64(min) 5.6 0.02(1 0.95)
习题3-3解答
V0 V01 V02 0.5 0.004 2mL / min 2
习题3-6解答
已知：
2 rA kCA ;
k 17.4ml /(mol min)
0.75g / ml; V0 7.14L / min;
CA0 7.14mol/ L; 试求下列方案的转化率。
CB 1 (1 0.8) 0.2;
1 3.0 1.5mol / L; 2
VR C A0 x Af V VR (8C ACB 1.7CPCR ) ; 0 C A0 x Af V0 (rA ) f
0.1 (8 0.7 0.2 1.7 0.8 0.8) V0 0.004 L / min 1.5 0.533
1 1 8.314 0.7 1 ln[ / ln ] 423 T2 83.681000 1 0.7 1 0.6 1 1 8.314 0.9347 ; 423 T2 83.681000
T2 441K
习题3-5解答
C A0
1 C B 0 2.0 1.0mol / L 2 CP 0 CR 0 0; xAf CB 0 xBf 1.0 0.8 0.533 ; xBf 0.8; C A0 1.5 CA 1.5 (1 0.533) 0.7; CP CR CB0 xBf 1.0 0.8 0.8;
4.35 9.7 xA1 4.35x 0;
2 A1
x A1 0.62
x A2 0.62 4.35 2 (1 x A2 )
2 4.97 9.7 xA2 4.35xA 2 0
x A2 0.80
（2）一个0.25m3的CSTR，后接一个0.25m3的PFR
x A 2 dx VR C A0 x A1 0.25 A C A0 35min 2 2 3 x A1 kC V0 kCA1 7.1410 A2 xA2 x A1 dxA 4.35; 2 2 x A1 (1 x ) (1 x A1 ) A2
x A1 0.62
xAfc
习题3-4解答 平推流
1 k1 1 ln ; 1 x A1
1 2 ;
x A2 全混流 k 2 2 1 x A2 k k0e E / RT
k2 k0e E / RT2 x A2 1 / ln E / RT1 k1 k0e 1 x A2 1 x A1
1 0.5 5.30(h) 当x A 0.5时， t1 0.615 0.307 (1 0.5) 1 0.9 47.70(h) 当x A 0.9时， t1 0.615 0.307 (1 0.9) 1 0.99 524.70(h) 当xA 0.99时， t1 0.615 0.307 (1 0.99)
dxA 4.35; 2 0.62 (1 x ) A2
2 当cB0 / cA0 5时， (rA ) kcA 0 (1 xA )(5 xA )
1 t2 kcA0
xA
0
dxA (1 x A )(5 x A )
xA xA 1 dxA dxA [ ] 4kcA0 0 (1 x A ) 0 (5 x A )
1 5 xA ln 4kcA0 5(1 x A )
习题3-1解答
解：根据CSTR基本方程
t c A0
xA
0
当cB0 / cA0 1时， (r ) kFra Baidu bibliotek2 (1 x )2 A A0 A
t1
xA 0
dxA (rA )
dxA 1 2 kcA0 (1 x A ) kcA0
xA
0
d (1 x A ) 1 xA 2 (1 x A ) kcA0 (1 x A )
1 5 0.99 t2 ln 5.81(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.99)
分析：等当量配料，随转化率提高，反应时间迅速增长； 若采用过量组分配料，随转化率提高，反应时间增长放慢。
习题3-2解答
已知：A B C D;
k 5.6L /(min mol);
当x A 0.5时，
1 5 0.5 t2 ln 0.78(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.5)
当x A 0.9时， 1 5 0.9 t2 ln 2.79(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.9) 当xA 0.99时，
解： （1）串联两个体积0.25m3的CSTR
VR C A0 x A1 C A0 ( x A 2 x A1 ) 2 2 V0 kC A1 kC A 2 0.25 35 min 3 7.1410
x A1 x A2 x A1 35kCA0 2 2 (1 x A1 ) (1 x A2 ) 3517.4 10 7.1410 4.35
解：
（1）PFR
1 k ln (1 x Afp )
（1）
（2）CSTR
k
x Afc (1 x Afc )
（2）
操作条件不变，等体积反应器，则
1 1 k ln ln 2.303 (1 xAfc ) (1 xAfp ) (1 0.9)
x Afc 2.303 0.697 3.303
CA0 CB0 0.02mol/ L
2 rA kCACB 5.6CA
根据：t
x Af kCA0 (1 x Af )
3 3
当VR 1m 和2 时： (反应时间与反应体积无关） 0.95 t 169.64(min) 5.6 0.02(1 0.95)
习题3-3解答
V0 V01 V02 0.5 0.004 2mL / min 2
习题3-6解答
已知：
2 rA kCA ;
k 17.4ml /(mol min)
0.75g / ml; V0 7.14L / min;
CA0 7.14mol/ L; 试求下列方案的转化率。
CB 1 (1 0.8) 0.2;
1 3.0 1.5mol / L; 2
VR C A0 x Af V VR (8C ACB 1.7CPCR ) ; 0 C A0 x Af V0 (rA ) f
0.1 (8 0.7 0.2 1.7 0.8 0.8) V0 0.004 L / min 1.5 0.533
1 1 8.314 0.7 1 ln[ / ln ] 423 T2 83.681000 1 0.7 1 0.6 1 1 8.314 0.9347 ; 423 T2 83.681000
T2 441K
习题3-5解答
C A0
1 C B 0 2.0 1.0mol / L 2 CP 0 CR 0 0; xAf CB 0 xBf 1.0 0.8 0.533 ; xBf 0.8; C A0 1.5 CA 1.5 (1 0.533) 0.7; CP CR CB0 xBf 1.0 0.8 0.8;