冶金反应工程学复习题

冶金反应工程学复习题

冶金反应工程学复习题

一、填空题

1 、冶金生产中的（）、（）、（）、加热、相变、变形、再结晶过等程，都在

（）中进行，其热力学、动力学规律都符合（）的理论研究成果。

2 、冶金反应工程学是（）的研究工业装置（反应器）中的（）、（）、（），明确其对冶金反应过程的影响及其规律的科学。是运用解析手段分析所提出的数学模型；为改进（）性能、提高（）、提高（）提供保证的“中观”的技术科学。

3 、冶金反应工程学是以（）为研究对象，以（）为目的，在明确冶金（）和各类

（）的基础上，研究伴随各种传递过程规律，并把二者密切结合起来形成自己独特的学科体系。

4 、微观动力学研究的主要内容是研究机理和预测速度，反应速度的预测是通过测定反应的

1 ）（）、2）（）、3）求反应活化能E 、4 ）给出反应速度表达式来实现的。

5 、冶金宏观动力学目的为：1）弄清化学反应本身的规律（热力学、动力学）； 2 ）

弄清试验体系内物质的（）规律；3）用（）平衡关系联立求解（1）、（2）之间的相互联系。

6 、在实际反应中，反应速度受到压力、温度、物质的浓度、催化剂、（）、（）等因素影响，当温度、压力一定时，反应速度决定于（）和催化剂的素影响。

7 、在实际冶金过程的均相反应中，通常使用的反应器有（）、（）、（）和（）等四种基本型式。

8 、停留时间分布可用应答技术中的（）和（）测定；前者测定的是停留时间（），后者测定的是停留时间（）。

9 、物料混合分为（）和（）的混合，后者是微元体之间均匀混合为一体，并达到）的均匀；

其形成原因为湍动、湍旋的分割加（）。

10、冶金反应过程中的数学模型有（）、（）和（）模型三种。

、用（）可直接检测出停留时间分布（）；用（）可直接检测出停留时间（）。

11

12、一级反应的混合早晚对反应结果（）影响；二级反应的混合早晚对反应结果（）

影

响。

13 、冶金过程中气体/ 流体之间的传质模型主要用( )理论、( )论、( )论和 )等理论来描述。

二、名词解释

1 、间歇反应器及其特点

2 、活塞流反应器的特点

3 、全混流反应器的其特点

4 、停留时间

5 、固定床反应器的优缺点

6 、移动床反应器的优点及其应用范

7 、两相以上复杂冶金反应装置的特点

8 、以下无因次数的物理意义(含义)

转化率、

0 三(C A -C A 0)/(C A 0- C Ae ) B 三ut /L =t /t h n 三Z /L

3 三 b e (C A 0 -C Ae )/(1- & ) pB

3 三3(1 - e ) k gA L /u 0r p

卩三3(1 - e ) D e L /u 0r p 2 ?三bM B u 0(C A 0 -C Ae ) /3G B 0 a三 3(1 - e ) k r L (1+K ) /u 0r p

E三r c /r p ,

三、论述题

1 、阐述冶金反应工程学的解析步骤

2 、试述反应器中三传过程的各种物理量的衡算通式。

3 、试描述求解反应器的最佳性能指标和操作条件时必须考虑的内容。

4 、试写出化学反应速度式的确定的步骤。

5 、简述流体—固体反应的特点。

6 、试描述反应器类型的选择原则(从反应器特性与化学反应机理上考虑)。

7 、试叙述活塞流反应器的空时与停留时间之间的关系。

8 、试论述把冶金过程变为数学模型的必备知识和步骤。

9 、试论述精炼过程中炉渣/ 金属之间的化学反应动力学特点。

10 、试描述流化床反应器的形成过程。

11 、试描述钢液循环流量模型的建模条件及其示意图。

12 、试论述基元反应在间歇反应器中的影响因素。

四、计算题

1. 定量描述流体—固体之间未反应收缩核模型的传质和化学反应过程。

2. 对流体在多孔固体中扩散时、在以下3 种情况计算多孔介质中的扩散系数。

1 ）当固体的孔径远远大于A分子的平均自由程（入/2r < 10 -3 ）时；

2 ）当A分子的平均自由程远远大于固体的孔径（入/2r > 10）时；

3 ）当A分子的平均自由程几乎等于固体的孔径（入/2r〜1）时。

3. 表述活塞流反应器中均相反应时、反应率随时间的变化的数学模型。

4. 表述活塞流反应器中恒容体系反应时、反应率随时间的变化的数学模型。

5. 表述全混流反应器在恒容反应条件下、物料浓度随时间的变化的数学模型。

6. 一种方铁矿（FeO ）球体，直径为2cm，用H 2流在400C时还原。如果H 2流

的线速度为50cm/sec，试计算其传质系数。假设条件为，该气体以氢气为主，口637k

=1.53 X 10 - 4g/cm - sec，氢气与水蒸气的二元扩散系数为 3.46 cm2/sec, p H2

637k=3.6 X 10 -5g/cm3。

7. 球形石墨颗r p =1mm，在900C、10%O2的静止气氛中燃烧，总压力为

101.325Kpa,反应是C+O2=CO的一级不可逆化学反应,计算完全反应时间，并判断反应控制环节。并重复计算当r p =0.1mm 时的情况。

已知条件：P 石墨=3.26g/cm3 , k=20cm/sec, D=20cm2/sec

8. 用间歇反应器进行等温定容反应，其反应动力学方程为r A =kCA 2[kmol/L - min],

C A0=0.005Kmol/L. , K=1.97L/kmol - min

1 ）求转化率为0.6 ，0.8 ，0.9 时所需的反应时间