化工反应工程答案第四章
《化学反应工程》教材课后习题答案 李绍芬 天津大学
0.65 0.04 1.79
0.34
故 CO 的转化速率为
C A0
PA0 0.1013 0.03 6.38 104 mol / l RT 8.314 103 573
rA C A0
dX A 6.38 10 4 1.79 1.14 103 mol / l .min d (VR / Q0 )
2 反应动力学基础
2.1 在一体积为 4L 的恒容反应器中进行 A 的水解反应，反应前 A 的含量为 12.23%（重量） ，混合物的密度为 1g/mL，反应物 A 的分子量为 88。在等温常压下 不断取样分析，测的组分 A 的浓度随时间变化的数据如下： 反应时间（h） 1.0 CA(mol/L) 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
原料气 循环压缩
Bkg/h 粗甲醇
Akmol/h
100kmol
放空气体
原料气和冷凝分离后的气体组成如下： （mol） 组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO H2 CO2 CH4 N2 26.82 68.25 1.46 0.55 2.92 15.49 69.78 0.82 3.62 10.29
粗甲醇的组成为 CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重 量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中 可部分溶解于粗甲醇中，对 1kg 粗甲醇而言，其溶解量为 CO2 9.82g,CO 9.38g,H2 1.76g,CH4 2.14g,N25.38g。若循环气与原料气之比为 7.2（摩尔比） ，试计算： （1） （1） 一氧化碳的单程转换率和全程转化率； （2） （2） 甲醇的单程收率和全程收率。 解： （1）设新鲜原料气进料流量为 100kmol/h，则根据已知条件，计算进料原料气 组成以质量分率表示如下： 组分 摩尔质量 yi0(mol%) Fi0(kmol/h) 质量分率 xi0% CO H2 CO2 CH4 N2 总计 28 2 44 16 28 26.82 68.25 1.46 0.55 2.92 100 26.82 68.25 1.46 0.55 2.92 100 72.05 13.1 6.164 0.8443 7.844 100
化工原理第三版习题答案
化工原理第三版习题答案化工原理第三版习题答案化工原理是化工专业的基础课程之一，它主要涉及到化学反应工程、传递过程以及化工设备等方面的知识。
化工原理第三版是该课程的教材，它系统地介绍了化工原理的基本概念、原理和应用。
本文将为大家提供一些化工原理第三版习题的答案，希望能帮助大家更好地理解和掌握这门课程。
第一章：化工原理概述1. 什么是化工原理？化工原理是研究化学反应工程、传递过程以及化工设备等方面的基本原理和规律的学科。
2. 化工原理的主要内容包括哪些方面？化工原理的主要内容包括物质的性质与结构、物质的平衡、能量的平衡、物质的传递与反应、化工设备等方面的内容。
第二章：物质的性质与结构1. 什么是物质的性质？物质的性质是指物质所具有的各种物理和化学特性，如密度、粘度、熔点、沸点、溶解度等。
2. 物质的结构对其性质有何影响？物质的结构对其性质有着重要的影响。
例如，分子的大小和形状会影响物质的溶解度和扩散速率；分子中的化学键类型和强度会影响物质的热稳定性和反应活性等。
第三章：物质的平衡1. 什么是物质的平衡？物质的平衡是指在一定条件下，物质的输入和输出之间达到动态平衡的状态。
2. 物质的平衡方程如何表示？物质的平衡方程可以通过质量守恒或物质守恒来表示。
质量守恒方程可表示为输入质量=输出质量+积累质量，物质守恒方程可表示为输入物质的流量=输出物质的流量+积累物质的流量。
第四章：能量的平衡1. 什么是能量的平衡？能量的平衡是指在一定条件下，能量的输入和输出之间达到动态平衡的状态。
2. 能量的平衡方程如何表示？能量的平衡方程可以通过热量守恒或能量守恒来表示。
热量守恒方程可表示为输入热量=输出热量+积累热量，能量守恒方程可表示为输入能量=输出能量+积累能量。
第五章：物质的传递与反应1. 什么是物质的传递？物质的传递是指物质在不同相之间或相同相中的传递过程，如质量传递和热量传递等。
2. 什么是物质的反应？物质的反应是指物质之间发生化学反应的过程，如酸碱中和反应、氧化还原反应等。
《化学反应工程》(第四版)课后习题答案详解
（3）两个CSTR串联
VR C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) 根据 V0 rA1 rA2
m 1 m2
C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) kCA0 (1 x A1 )C A0 x A1 kCA0 (1 x A2 )C A0 x A2 1 ( x A2 x A1 ) ; (1 x A1 ) (1 x A2 ) x A2
x A1
0
xA2 dxA dxA 4.35 2 2 x A1 (1 x ) (1 x A1 ) A1
1 1 1 1 4.35 1 x A1 1 x A2 1 x A1 1 1 4.35; 1 x A1 1 5.35 4.35; 1 x A2 1 5.35; x A1 0.81; 1 x A1
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;
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。
化学工程基础第四章作业答案.doc
化学工程基础第四章作业答案第四章化学反应工程的基本原理4-2 在一定条件下，SO2催化制取SO3的反应式为已知反应器入口处SO2的浓度是7.15（摩尔分数，下同），出口物料中含SO2 0.48, 求SO2的转化率。
解∵∴4-3 已知700℃、3´105Pa（绝压）下的反应C4H10 → 2C2H4 H2 （A）（B）反应开始时C4H10为116kg。
求当反应完成50时，cA、pA、yA、cB各为多少解依题意yA,0 1，xA 50 cA,0 37.09kmol·m-3 cA 9.27 kmol·m-3 pA 7.5 ´ 104Pa yA 0.25 kmol·m-3 4-4 乙醇在装有氧化铝催化剂的固定床反应器中脱水，生成乙烯C2H5OH → C2H4 H2O 测得每次投料0.50kg乙醇，可得0.26kg乙烯，剩余0.03kg乙醇未反应。
求乙醇转化率、乙烯的产率和选择性。
解乙醇总消耗量0.50 - 0.03 0.47kg 其转化率xA ´100 94 设生成0.26kg乙烯需乙醇a kg a 0.427kg 乙烯的选择性Sp 0.909 乙烯的收率Yp Sp·xA 0.909 ´0.94 0.854 4-5 在间歇操作搅拌釜中用醋酸和丁醇反应生产醋酸丁酯，反应式为CH3COOH C4H9OH CH3COOC4H9 H2O （A）B （R）（S）已知反应在100℃下进行，动力学方程为-rA 2.9 ´10-7cA2mol·m-3·s-1。
反应物配比为丁醇醋酸＝4.972 1（摩尔比），每天生产醋酸丁酯2400kg（忽略分离损失），辅助生产时间为30min，混合物的密度视为常数。
等于750kg·m-3，试求当醋酸的转化率为50％时所需反应器的体积大小（装料系数取0.7）。
解MA 60 MB 74 MR 116 cA,0 ´750 1.753kmol·m-3 1753 mol·m-3 qn,A,0 1.724 kmol·h-1 1.724 ´103 mol·m-3 qV,0 0.9835m3·h-1 V qV,0tr t/ 0.9835 ´32.78 30 ´ 1.03m3 VR 1.47m3 4-6 某气相一级反应A →3R，反应速度常数k 8.3310-3s-1，在间歇反应器中进行，初始条件为纯A，总压为101325Pa。
化学反应工程试题库和答案(精心整理)
化学反应工程考试题库（分三个部分）（一）（综合章节）复习题一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。
2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。
3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。
5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。
6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。
7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ=0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。
8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr )，该反应为 2 级反应。
9.对于反应22A B R+→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。
11.某反应的计量方程为A R S→+，则其反应速率表达式不能确定。
12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。
13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。
14. 对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 反应器的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 目的产物的收率 ； 15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 均一 ，并且 等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。
化学反应工程第四章答案
4-1 在定态操作反应器的进口物料中脉冲注入示踪物料。
出口处示踪物浓度随时间变化的情况如下。
假设在该过程中物料的密度不发生变化，试求物料的平均停留时间与=100⎰∞=-=-=02222971.8187.625.47)(t dt t E t tσmin 24-2 无量纲方差表达式的推导 （1）推导无量纲方差222/ttσσθ=；（2）推导CSTR 的22tt=σ。
1. τθt=2. ττtet E -=1)(证明： 4-3 设()θF 及()θE 分别为闭式流动反应器的停留时间分布函数及停留时间分布密度函数，θ为对此停留时间。
（1）若该反应器为平推流反应器，试求①F(1); ②E(1);③F(0.8);④E(0.8);⑤F(1.2) （2）若该反应器为全混流反应器，试求①F(1); ②E(1);③F(0.8);④E(0.8);⑤F(1.2) （3）若该反应器为非理想流动反应器，试求 ①F(∞); ②F(0);③E(∞);④E(0);⑤⎰∞0)(θθd E ；⑥⎰∞)(θθθd E解1平推流模型 2 全混流θθ-=e E )( ， θθ--=e F 1)(3非理想流动模型a 多釜串联 θθθN N N e N N E ---=1)!1()(， 0)(C C F N =θ4-4 C(t)t/min4-18图用阶跃法测定某一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂浓度与时间的关系，如图4-18所示。
试求 （1）该反应器的停留时间分布函数)(θF 及分布密度函数)(θE ；（2）数学期望θ 及方差2θσ；（3）若用多釜串联模型来模拟该反应器，则模型参数是多少？ （4）若用轴向扩散模型来模拟该反应器，则模型参数是多少？（5）若在此反应器内进行1级不可逆反应，反应速率常数1min 1-=k ，且无副反应，试求反应器出口转化率。
解（1）.()()θF c t c t F ==0)(⎪⎩⎪⎨⎧-=12)(t t c 3322〉≤≤≤t t t()⎪⎩⎪⎨⎧-==∴120)(0t c t c t F 3322〉≤≤≤t t t ，()θF t F =)(⎪⎩⎪⎨⎧=∆∆=010)(0t c c t E3322〉≤≤≤t t t ，()t t E E =)(θ（2）.1==-ttθ（3）. 多釜串联模型 (4). 轴向扩散模型 试差 Pe=0.001 (5).4-5. 为了测定某一闭式流动反应器的停留时间分布，采用脉冲输入法，反应（1）反应物料在该反应器中的平均停留时间t 及方差2θσ（2）停留时间小于4.0min 的物料所占的分率。
化工原理第二版第四章答案
化工原理第二版第四章答案
第四章化学反应工程
1. 什么是化学反应工程？
化学反应工程是一门研究如何控制和优化化学反应的工程学科。
它研究如何控制反应条件，如温度、压力、流量和物料比例，以及如何优化反应系统的性能，以获得最佳的反应结果。
2. 什么是反应动力学？
反应动力学是研究反应过程的进展速度和反应结果的科学。
它研究反应物之间的相互作用，以及反应物的变化如何影响反应
过程的速度和结果。
3. 什么是反应器？
反应器是一种用于进行化学反应的装置。
它可以是一个容器，用于混合反应物，或者是一个反应系统，用于控制反应条件，如
温度、压力和流量。
4. 什么是反应器设计？
反应器设计是指根据反应物的性质和反应条件，设计出一个
反应器，以满足反应的要求。
它包括反应器的结构、材料、尺寸
和操作参数等。
5. 什么是反应器优化？
反应器优化是指根据反应物的性质和反应条件，优化反应器
的参数，以获得最佳的反应结果。
它包括反应器的结构、材料、
尺寸和操作参数等。
6. 什么是反应器模拟？
反应器模拟是指使用计算机模拟反应器的运行情况，以预测
反应器的性能。
它可以用来预测反应器的反应结果，以及反应器
的参数如何影响反应结果。
7. 什么是反应器控制？
反应器控制是指使用计算机控制反应器的运行情况，以调节
反应器的参数，以获得最佳的反应结果。
它可以用来控制反应器
的温度、压力、流量和物料比例等参数，以获得最佳的反应结果。
《化学反应工程》教材课后习题答案 李绍芬 天津大学
其中 xi=yiMi/∑yiMi。进料的平均摩尔质量 Mm=∑yiMi=10.42kg/kmol。 经冷凝分离后的气体组成（亦即放空气体的组成）如下：
组分 摩尔质量 摩尔分率 yi CO H2 CO2 CH4 N2 总计 其中冷凝分离后气体平均分子量为 M’m=∑yiMi=9.554 又设放空气体流量为 Akmol/h， 粗甲醇的流量为 Bkg/h。 对整个系统的 N2 作衡算得： 5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 对整个系统就所有物料作衡算得： 100×10.42=B+9.554A 联立（A） 、 （B）两个方程，解之得 A=26.91kmol/h 反应后产物中 CO 摩尔流量为 FCO=0.1549A+9.38B/(28×1000) 将求得的 A、B 值代入得 FCO=4.431 kmol/h 故 CO 的全程转化率为 B=785.2kg/h (B) (A) 28 2 44 16 28 15.49 69.78 0.82 3.62 10.29 100
dX A dX A C A0 dVR d (VR / Q0 )
用 XA～VR/Q0 作图，过 VR/Q0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的 dXA/d(VR/Q0)值 α。 VR/Q0min 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 XA% 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
FCO,0 FCO 26.82 4.435 16.18% FCO,0 138.4
产物粗甲醇所溶解的 CO2、CO、H2、CH4 和 N2 总量 D 为
D
(9.82 9.38 1.76 2.14 5.38)B 0.02848Bkmol / h 1000
《化学反应工程》教材课后习题答案 李绍芬 天津大学
dX A dX A C A0 dVR d (VR / Q0 )
用 XA～VR/Q0 作图，过 VR/Q0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的 dXA/d(VR/Q0)值 α。 VR/Q0min 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 XA% 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
1 绪 论
1.1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
2CH 3OH O 2 2HCHO 2H 2O
2CH 3OH 3O 2 2CO 2 4H 2O
进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比） ，反应后 甲醇的转化率达 72%，甲醛的收率为 69.2%。试计算 （1） （1） 反应的选择性； （2） （2） 反应器出口气体的组成。 解： （1）由（1.7）式得反应的选择性为：
2CO 4H 2 (CH 3 )2 O H 2O
CO 3H 2 CH 4 H 2O
4CO 8H 2 C4 H 9OH 3H 2O
CO H 2O CO 2 H 2
由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原 料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体 即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与 原料气混合返回合成塔中。下图是生产流程示意图 冷凝分离 合成
FCO,0 FCO 26.82 4.435 16.18% FCO,0 138.4
产物粗甲醇所溶解的 CO2、CO、H2、CH4 和 N2 总量 D 为
D
(9.82 9.38 1.76 2.14 5.38)B 0.02848Bkmol / h 1000
《化学反应工程》课后习题答案
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
故反应速率可表示为：
用XA～VR/Q0作图，过VR/Q0=0.20min的点作切线，即得该条件下的dXA/d(VR/Q0)值α。
VR/Q0min
0.12
0.148
（1）可逆反应可逆反应
（2）放热反应吸热反应
(3)M点速率最大，A点速率最小M点速率最大，A点速率最小
(4)O点速率最大，B点速率最小H点速率最大，B点速率最小
(5)R点速率大于C点速率C点速率大于R点速率
(6)M点速率最大根据等速线的走向来判断H,M点的速率大小。
2.7在进行一氧化碳变换反应动力学研究中，采用B106催化剂进行试验，测得正反应活化能为 ,如果不考虑逆反应，试问反应温度是550℃时的速率比反应温度是400℃时的速率大多少倍？
剩余的三甲基苯量：33.33×（1-0.8）=6.666kmol
氢气含量为：20kmol
故出口尾气组成为：三甲基苯6.666%，氢气20%，二甲基苯6.654%，甲烷46.67%，甲基苯20.01%。
（2）（2）由题给条件可知，三甲基苯的出口浓度为：
2.11在210℃等温下进行亚硝酸乙脂的气相分解反应：
1001042b9554a联立ab两个方程解之得a2691kmolhb7852kgh反应后产物中co摩尔流量为fco01549a938b281000将求得的ab值代入得fco4431kmolhco的全程转化率为co0cococo0268244352682由已知循环气与新鲜气之摩尔比可得反应器出口处的co摩尔流量为co01000268272100015491384kmolh所以co的单程转化率为co0cococo0268244351384产物粗甲醇所溶解的co2coh2ch4和n2总量982938176214538b002848bkmolh1000粗甲醇中甲醇的量为bdx甲mm7852002848b08915322125kmolh所以甲醇的全程收率为y总212526827924甲醇的单程收率为y单212513841536反应动力学基础21在一体积为4l的恒容反应器中进行a的水解反应反应前的含量为1223重量混合物的密度为1gml反应物a的分子量为88
化 学 反 应 工 程-第四章 停留时间分布与流动模型
布则是对系统内的流体微元而言的停留时间
4.1.1 停留时间分布的定量描述
在反应工程中假设：
Feed
Effluent
a)
Injection
Reactor
Detection
b) 各微元保持 独立身份(identification), 即微元间不能混合 c) 不研究微元在反应器内的历程, 只研究它在反应器内的停 留时间。 则定义： a) 在反应器内流体微元：年龄分布 b) 在反应器出口流体微元:寿命分布
实际停留时间ti不尽相同，转化率x1, x2, …, x5亦不相同。出口转化率应 为各个质点转化率的平均值，即
x A xi N
i 1
N
聚集态的影响
理想反应器假定混合为分子尺度，实际工程难以达到，如
结团
弥散
喷 雾
两种体系的反应程度显然应该是不 同的。
鼓泡
气体 液体
工程中，尽量改善体系的分散尺度，以达到最有效的混合， 从而改善反应效果。
E(t)dt
(t t ) E(t)dt t 2 E(t)dt (t ) 2
2 0
0
因次：[时间]2
方差 t2反映停留时间分布的离散程度: 物理意义：
2 t t2
，停留时间分布就越宽；
，停留时间分布越集中
4.1.4 停留时间分布函数的数字特征
2 t
0
(t t ) E(t)dt
第四章 停留时间分布与流动模型
4. 1. 2 停留时间分布的函数表达式
物料在反应器内的停留时间是一个随机过程，对随 机过程通常用概率进行描述，有两种表示形式： 对出口流体而言： F(t)——停留时间分布函数，也称概率函数 E(t)——停留时间分布密度函数，也称概率密度函数 对反应器内的流体而言： y(t) ——年龄分布函数 I(t)——年龄分布密度函数
化学工程基础第四章作业答案.doc
化学工程基础第四章作业答案第四章化学反应工程的基本原理4-2 在一定条件下，SO2催化制取SO3的反应式为已知反应器入口处SO2的浓度是7.15（摩尔分数，下同），出口物料中含SO2 0.48, 求SO2的转化率。
解∵∴4-3 已知700℃、3´105Pa（绝压）下的反应C4H10 → 2C2H4 H2 （A）（B）反应开始时C4H10为116kg。
求当反应完成50时，cA、pA、yA、cB各为多少解依题意yA,0 1，xA 50 cA,0 37.09kmol·m-3 cA 9.27 kmol·m-3 pA 7.5 ´ 104Pa yA 0.25 kmol·m-3 4-4 乙醇在装有氧化铝催化剂的固定床反应器中脱水，生成乙烯C2H5OH → C2H4 H2O 测得每次投料0.50kg乙醇，可得0.26kg乙烯，剩余0.03kg乙醇未反应。
求乙醇转化率、乙烯的产率和选择性。
解乙醇总消耗量0.50 - 0.03 0.47kg 其转化率xA ´100 94 设生成0.26kg乙烯需乙醇a kg a 0.427kg 乙烯的选择性Sp 0.909 乙烯的收率Yp Sp·xA 0.909 ´0.94 0.854 4-5 在间歇操作搅拌釜中用醋酸和丁醇反应生产醋酸丁酯，反应式为CH3COOH C4H9OH CH3COOC4H9 H2O （A）B （R）（S）已知反应在100℃下进行，动力学方程为-rA 2.9 ´10-7cA2mol·m-3·s-1。
反应物配比为丁醇醋酸＝4.972 1（摩尔比），每天生产醋酸丁酯2400kg（忽略分离损失），辅助生产时间为30min，混合物的密度视为常数。
等于750kg·m-3，试求当醋酸的转化率为50％时所需反应器的体积大小（装料系数取0.7）。
解MA 60 MB 74 MR 116 cA,0 ´750 1.753kmol·m-3 1753 mol·m-3 qn,A,0 1.724 kmol·h-1 1.724 ´103 mol·m-3 qV,0 0.9835m3·h-1 V qV,0tr t/ 0.9835 ´32.78 30 ´ 1.03m3 VR 1.47m3 4-6 某气相一级反应A →3R，反应速度常数k 8.3310-3s-1，在间歇反应器中进行，初始条件为纯A，总压为101325Pa。
化学反应工程第四章习题答案
化学反应工程第四章习题答案work Information Technology Company.2020YEAR第四章 非理想流动1.停留时间分布的密度函数在t ＜0时，E （t ）=_______。
（0） 2.停留时间分布的密度函数在t ≥0时，E （t ）_______。
（＞0） 3.当t=0时，停留时间分布函数F （t ）=_______。
（0） 4.当t=∞时，停留时间分布函数F （t ）=_______。
（1） 5.停留时间分布的密度函数E （θ）=_______E （t ）。
（t ）6.表示停留时间分布的分散程度的量=2θσ_______2tσ。
（21t ）7.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，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______、_______。
（脉冲法、阶跃法、周期示踪法、随机输入示踪法） 8.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。
（∞） 9.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。
（0） 10.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。
（1） 11.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。
（0）12.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。
（0） 13.平推流管式反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。
（0） 14.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。
（tte t -1）15.全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。
（1） 16.全混流反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。
（2t ） 17.偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动，E （θ）曲线的方差2θσ为_______。
（0～1）18.当流体在半径为R 的管内作层流流动时，在径向存在流速分布，轴心处的流速以0u 记，则距轴心处距离为r 的流速=r u _______。
化工原理王志魁第五版答案
化工原理王志魁第五版答案
《化工原理》王志魁第五版习题答案列表如下：
一、第一章
1.1 什么是化学工程
化学工程是一门研究化学过程及其工艺的学科，主要涉及化学反应、
传热、传质、流动等方面。
1.2 化学反应基础
化学反应是化学工程中最重要的环节之一，包括化学平衡、反应速率、反应热等方面。
1.3 能量和能量平衡
能量是化学工程中最基本的物理量之一，能量平衡是化学工程设计和
运行的基础。
二、第二章
2.1 流体静力学基础
流体静力学是研究静止流体力学性质和流体中的压力分布的学科。
2.2 流体动力学基础
流体动力学是研究流体在运动中的力学性质、运动规律及其应用的学科。
2.3 流体动力学基本方程
流体动力学的基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
三、第三章
3.1 质量传递基础
质量传递是化工过程中必不可少的环节之一，包括传递过程和传递速率等方面。
3.2 质量传递基本方程
质量传递的基本方程包括扩散方程、对流方程和总质量守恒方程。
3.3 物料平衡
物料平衡是化工过程中必不可少的环节之一，包括原料的进出量、反
应产物的生成量和回收量等方面。
四、第四章
4.1 常见的化工反应
常见的化工反应包括酸碱中和、氧化还原、脱水、加氢等方面。
4.2 燃烧反应
燃烧反应是一种氧化还原反应，是化工过程中常发生的一种反应类型。
4.3 催化剂的应用
催化剂在化学工程中的应用广泛，能够提高反应速率和选择性，降低
反应温度和压力等。
以上是《化工原理》王志魁第五版习题答案列表。
化学反应工程 第四版 第四章作业题答案
tC
t 0
p
C
t 0
1022.5 s 20.25 s 50.5
p
（2）EZ/μL的值
2 t
t C
2 t 0
p
C
t 0Leabharlann 23962.5 ˆ t 20.252 64.44 s 2 50.5
2
2
t2
t
2 m
0.157
p
EZ 1 2 0.157 0.079 L Pe 2 2
(2) PFR
1 1 x A 1 k 1 0.255.054 71.73% e e
(3)多级串联全混流模型
m 1
2
1 4.505 0.222
m
x Am
1 1 1 kt
, t tm / m
4.505
x Am
1 1 5.054 1 0.25 4.505
92 2.2 1 102 1.5 1 122 0.6 2 1558
ˆ tm t
tC
t 0
p
t
C
t 0
p
t
252.2 5.054 49.9
t2
t 0
t 2C p t
C t
t 0 p
ˆ t2
1558 5.0542 5.679 49.9
p
(2)转化率
按轴向混合模型计算
2 t
t C
2 t 0
p
C
t 0
ˆ t2
反应工程 第四章 管式反应器
Fi = Fi 0 + ∑ν ijξ j
j =1
3
yi = yi 0 + ∑ν ij
j =1
3
ξj
F0
= yi 0 + ∑ν ij z j
j =1
3
浓度
进料体积流率
Ci =
2010-6-15
P RT
yi
Q0 =
FA 0 CA0
=
F0 y A 0
Py A0 RT
=
RTF0 P
19
版权所有, By 刘海, 北方民族大学化工学院
工业上的管式反应器,当其长径比L/D较大,流体 的粘度较小,流速又较大的场合可近似按平推流反 应器处理.
离开平推流反应器的所有流体质点均具有相同的停 留时间 t ,而这个停留时间就等于反应时间 t . 只有恒容反应过程空时才和反应时间相等.
τ =t =t
概念:空时,反应时间,停留时间,平均停留时间
2010-6-15 版权所有, By 刘海, 北方民族大学化工学院 8
4.2 等温管式反应器设计
定常态操作, 原料以Q0的体积 流率加入反应器中, Fi为第i组 分的摩尔流率, 对反应器中高 为dZ的微元进行物料衡算: 进入: Fi 流出: Fi+dFi 反应: i dVR 累积: 0 进入-流出=反应量 设计方程微分式:2010-6-15dFi = i dVR
( 4.1)
Fi 0 dx A dVR = A
=∫
x Af
0
FA0 dx A Q0 (1 + y A0δ A x A )rA
FA0 = Q0 C A0
= 1.873Sec
可见在这种非恒容过程中,反应时间和空时并 不相等.
化工反应工程答案 第四章
4 管式反应器4.1在常压及800℃等温下在活塞流反应器中进行下列气相均相反应：6532664+→+C H CH H C H CH在反应条件下该反应的速率方程为：0.51.5,/.=T H r C C mol l s式中C T 及C H 分别为甲苯及氢的浓度，mol/l ，原料处理量为2kmol/h ，其中甲苯与氢的摩尔比等于1。
若反应器的直径为50mm ，试计算甲苯最终转化率为95%时的反应器长度。
解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程，原料甲苯与氢的摩尔比等于1，即：00=T H C C ，则有：0(1)==-T H T T C C C X示中下标T 和H 分别代表甲苯与氢，其中：53300330000.5 1.01310 5.6810/8.3141010732/21/0.27810/--⨯⨯===⨯⨯⨯====⨯T T T T p C kmol mRT F Q C kmol h kmol s所以，所需反应器体积为：00000.5 1.500 2.50.95333 1.5 1.501.5 1.5(10.95)10.278100.4329 3.0061.5(5.6810)(1) 1.51---==--=⨯=⨯=⨯--⎰⎰⎰TT X X T Tr T T T H T T T dX dX V Q C Q C C C C dX mX 所以，反应器的长度为：23.0061531.10.05 3.14/4=⨯m4.2根据习题3.2所规定的条件和给定数据，改用活塞流反应器生产乙二醇，试计算所需的反应体积，并与间歇釜式反应器进行比较。
解：题给条件说明该反应为液相反应，可视为恒容过程，在习题 3.2中已算出：0275.8/=Q l h 0 1.231/=A C mol l所以，所需反应器体积：00000000(1)()275.80.95818.61 5.2 1.23110.95=--===-⨯-⎰AX Ar A A A B A A A A A dX V Q C kC X C C X Q X lkC X由计算结果可知，活塞流反应器的反应体积小，间歇釜式反应器的反应体积大，这是由于间歇式反应器有辅助时间造成的。
化工基础第四版课后习题答案
化工基础第四版课后习题答案化工基础第四版是一本经典的化工教材，深受广大学生喜爱。
然而，对于学生来说，课后习题往往是一个头疼的问题。
因此，为了帮助大家更好地理解和掌握课后习题，本文将为大家提供化工基础第四版课后习题的详细答案。
第一章：化工概述1. 化工是一门综合性的工程学科，研究化学原理和工程实践的结合，旨在将原始材料转化为有用的产品。
2. 化工过程包括物质的变化、传递和分离等基本操作，如反应、传热、传质和分离等。
3. 化工工程师需要具备扎实的化学基础知识、工程计算和实践经验，以及良好的沟通和团队合作能力。
第二章：物质的性质和状态1. 物质的性质包括物理性质和化学性质。
物理性质是指物质的可观测特征，如颜色、密度和熔点等；化学性质是指物质与其他物质发生化学反应时表现出的特性。
2. 物质的状态包括固态、液态和气态。
固态的分子间距离紧密，分子振动受限；液态的分子间距离较大，分子振动自由；气态的分子间距离很大，分子运动自由。
3. 物质的状态变化包括升华、凝固、融化、汽化和凝结等过程。
这些过程涉及到物质的能量转移和分子间力的变化。
第三章：质量和物质平衡1. 质量守恒定律是化工过程中最基本的原理，它指出在封闭系统中，物质的质量不会凭空消失或增加。
2. 物质平衡是指在化工过程中，输入和输出的物质量需要保持平衡。
可以通过编写物质平衡方程来解决物质平衡问题。
3. 物质平衡方程的一般形式为输入物质量=输出物质量+积累物质量。
通过对输入和输出物质量的测量，可以求解未知的积累物质量。
第四章：能量平衡1. 能量守恒定律是指在封闭系统中，能量不会凭空消失或增加。
能量平衡是化工过程中另一个重要的基本原理。
2. 能量平衡方程的一般形式为输入能量=输出能量+积累能量。
通过对输入和输出能量的测量，可以求解未知的积累能量。
3. 能量平衡方程中的能量包括热能、化学能和机械能等。
在实际应用中，常用热能平衡方程来解决能量平衡问题。
第五章：流体力学基础1. 流体力学是研究流体运动和力学性质的学科。
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4管式反应器4.1在常压及800r等温下在活塞流反应器中进行下列气相均相反应： C 6H 5CH 3 H 2 C 6H 6 CH4 在反应条件下该反应的速率方程为： r 1.5C T c H .5,mol /l .s式中G 及G 分别为甲苯及氢的浓度，mol/l ，原料处理量为2kmol/h ，其中甲苯 与氢的摩尔比等于1。
若反应器的直径为 50mm 试计算甲苯最终转化率为 95% 时的反应器长度。
解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程， 原料甲苯与氢的摩尔比等于1， 即： C T0 C H 0，则有： C T C H C T0(1 示中下标T 和H 分别代表甲苯与氢，其中：P T00.5 1.013 105RT 8.314 Q °C T 0 2/ 2所以，所需反应器体积为： X TV r Q 0C T0 0X T )CT0 1031073 5.681kmol /h 0.27810 3kmol / m 3 10 3kmol /s3 0.278 10dX T1.5C T CH .5 0.95Q 0C T0 dX TXTdX T 01.5C T .5c3 1515 0.43290 1.5(5.68 10 3) (1 X T )3.006 d21531.1m 所以，反应器的长度为：0.05 3.14/4(1T 1 3.006m 31.5 14.2根据习题3.2所规定的条件和给定数据，改用活塞流反应器生产乙二醇， 试计算所需的反应体积，并与间歇釜式反应器进行比较。
解：题给条件说明该反应为液相反应，可视为恒容过程，在习题 3.2中已 算出： Q 0 275.8l /h 所以，所需反应器体积： X A C A0 1.231mol / IV r Q 0C A0 0dXA kC A0(1 X A )(C B0 CA 0X A)275・8O.95 818.6lXkC A0 1 X A5.2 1.231 10.95由计算结果可知，活塞流反应器的反应体积小，间歇釜式反应器的反应体积大, 这是由于间歇式反应器有辅助时间造成的。
Q 0 X A4.3 1.013 x 105Pa 及20C 下在反应体积为0.5m 3的活塞流反应器进行一氧 化氮氧化反应：4232NO O 2 2NO 2 r NO 1.4 10 C NO C O 2,kmol /m .s 式中的浓度单位为kmol/m 3。
进气组成为10%NO,1%N9%Q,80%2,若进气流量为 0.6m 3/h （标准状况下），试计算反应器出口的气体组成。
解：由NO 氧化反应计量方程式可知此过程为变容过程，其设计方程为：V r CX AdX AC A04—2Q 01.4 104C A C B（ A）示中A,B 分别代表NO 和Q 。
由题意可知，若能求得出口转化率，由（ 得：y i0 ~^yA0X AA1 A y A0X A便可求出反应器出口气体组成。
已知:AQ1 I乍'°.10,y B0O.°9丨A20.6(273 20)/273 0.644m 3/h 1.7888 10 4m 3/sF i00.62.677 10 2kmol /h22.4C A0 22.677 100.1 / “c " 3[ [/ 3 4.159 10 kmol / m 0.644 C B0 2.677 10 2 0.09 33----------------------- 3.743 10 3kmol /m 30.644所以，反应速率为:2 214C A °(1 X A )(C B ° -C A 0X A ) r A 1.4 10 (1 0.05X A ) (1 0.05X A )314 104(1 X A ) (3.7432.078X A ) 1099.7% 用数值积分试差求得：X A 因此，再将有关数据代入(A )式：0.5 14 4.159 10 3 X A1.789 10 4(1 0.05X A )3(1 X A )2(3.743 2.078X A )dX A(B )2.54 )式(1 0.05X A )34.4在内径为76.2mm 的活塞流反应器中将乙烷热裂解以生产乙烯:C 2H 6 C 2H 4 H 2反应压力及温度分别为 2.026 x 105Pa 及815C 。
进料含50%(mol)C2H,其余为水蒸汽。
进料量等于0.178kg/s 。
反应速率方程如下：1 式中P A 为乙烷分压。
在815 C 时，速率常数k 1.0s,平衡常数4K 7.49 10 Pa ，假定其它副反应可忽略，试求：(1) (1) (2) (2) 解：(1) 衡式求取：此条件下的平衡转化率；乙烷的转化率为平衡转化率的 50%寸，所需的反应管长。
设下标A —乙烷，B —乙烯，H —氢。
此条件下的平衡转化率可按平K pP B P H P Ay Ay A0 y A0X A0.1(1 0.997) y By NO 21 0.05X A0.09 - 0.12 0.1 0.032%1 0.05 0.9970.997 ------- 4.227% 0.05 0.997 -0.1 0.9972 ----------------- 11.546% 1 0.05 0.997 0.884.197%1 0.05 0.997另：本题由于惰性气体M 占80%故此反应过程可近似按恒容过程处理, 有太大的误差。
y “2也不会dp AdtkP AiP iP iOP AO X AA1 yAO A X AyiOyAO X AA1 y AO A X AP i y i P1 1-1 y AO O.5,A= =11 y AyAO yAO XA0.5(1 XA e )1 y AO A X A 1 O.5X A ey Hy BO y AO X AA1 y AO A X A 0.5* X Ae1 0.5X Ae0.5* X Ae 1 0.5X AeP B P H P A2y B y H P Y A P0.5X 2Ae(1 0.5X Ae )(147.49* 14X Ae 0.61若以1摩尔Qf 为基准，反应前后各组分的含量如下:日2屮2。
，C 2H 6 C 2H 4反应前 1 0 0 12 平衡时 1-X e X e X 因此，平衡时各组分分压为： RX e P B k ，P H将其代入平衡式有： X 2( —)2 2.026 2 XeS PA 2 Xe R(1 X e) 2 Xe Xe Xe 105/ —2 解此一元二次方程得：X e 0・61 （2） （ 2）所需的反应管长：首先把反应速率方程变为 d P A /RTkpA 3A ,kmol /m .sdtRT以保证速率方程的单位与物料衡算式相一致。
已知： 0.178 0.50.0037kmol /s30 0.5 18 0.5 0.5X Ae 0.3057.49 104F AO X Af700代入物料衡算式有(A)(B)(P)(Q)3催化剂的堆密度为700kg/m,在277 C 时，B 的转化速率为：4.096 10 7(0.3 8.885 10 6 p Q )( p Bp P p Q /9.8p A )r B4,kmol/kg.sB3600(1 1.515 10 4p P )式中的分压以Pa 表示，假定气固两相间的传质阻力可忽略不计。
加料组成为23%B,46%A,31%Q 均为重量%,加料中不含酯，当 X B =35%寸，所需的催化剂量 是多少？反应体积时多少？乙酸乙酯的产量为 2083kg/h 。
解：由反应计量方程式知反应过程为恒容过程，将速率方程变为 B 组分转化率的函数，其中：p Bp B0(1 X B ), pAp A0 I^B0X Bp PP B 0X B ,P Qp Q0p B0X B为求各组分初始分压，须将加料组成的质量百分比化为摩尔百分比，即12.34%B,32.1%A,55.45%Q 于是有：p B00.1234 1.013 105 p A00.3220 1.013 105 P Q00.5545 1.013105F B02083U.0 188 kmol /3600 88 0.35将上述有关数据代入设计方程:F B0XBdX Br B采用数值积分便可得到所需的催化剂量: 其反应体积为：V rF AO 0X AfdX A X )R T0.0037 8.314 103 1088 0.3052 X*5 A dX A1 2.026 105 01 X A其反应管长：0.13m 3(0.0762)2 3.14/428.8m4.5于277C, 1.013 X 105Pa 压力下在活塞流反应器进行气固相催化反应C 2H 5OH CH 3COOHCH 3COOC 2H 5 H 2O W 1.01 104kgV r41.01 1014.5m 3(1u f 1.0945* 2021.89m / s由( 2.50 )式知：Q Q 0(1y A0 A X A )u U °(1 Y A 0 A X A )由已知条件，且考虑温度的影响可算出转化率为零时的线速度:其出口处气体线速度为:4.6二氟一氯甲烷分解反应为一级反应2CHCIF 2(g) C 2F 4(g) 2HCI (g)流量为2kmol/h 的纯CHCIF 2气体先在预热器预热至700C,然后在一活塞流反应 器中700E 等温下反应。
在预热器中 CHCIF 2已部分转化，转化率为20%若反应 器入口处反应气体的线速度为 20m/s ，当出口处CHCIF 的转化率为40.8%时，出 口的气体线速度时多少？反应器的长度是多少？整个系统的压力均为 1.013 X105Pa, 700E 时的反应速率常数等于0.97s -1。
若流量提高一倍，其余条件不变， 则反应器长度是多少？温度 线速度U 0 转化率X A 0=0 A,inf=T iNf A,f该反应为变容过程,2A1/2F A0F A °(1 X A 0)2(1 0.20) 1.61F B0B F A 0X A 0A1 * 2*20.2 0.2 1 F C 00.4F t0 2.2F AfF A 0(1 X Af )2(1 0.408) 1.184 F BfBF A0XAf1* 2* 0.408 0.408 A2F t 2.408U fU 0巳F t02.4082.21.0945U 。
U inT V A0 A X A ”)¥T 020 T 。
1 0.5 0.20 T in18.18m/ s解：反应历程如下图所示:inB 2C 其中 y A0h AF cf 2* 0.408 0.816T j5u 0(1 y A0 A X A ) - 18.18(1 0.5 0.408) 21.89m/sT 0由设计方程计算出反应器长度：L x Af dX A —Vr / Q in C A,in 。