化学反应工程王承学课后答案第三章
化学反应工程二,三章答案
第二章习题1.动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?答：循环反应器行为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，而且反应器进出口浓度差比较大，对分析精度要求不很高。
2.为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升高而升高，高温下操作对二者都有利。
可逆放热反应的化学平衡随温度的升高向反应物方向移动，对达到高转化率不利。
对此类反应，可选用多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。
3.一级反应A→P，在一体积为V P的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为V m，则V m/V p应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m=V p，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反应器的体积将怎样改变？ 解：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR )1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap mA A A pm A 0A AA0m A A00AA A00A A A0P A 0A A AAx x x RT ERT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kc r x F V c RTE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-⎰⎰)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m p x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6and 1IF m m mmmmm m m P m P A Pm =-=--=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--===T T T T T T T TT T T T T R E x V V mnn n n kc x F V c V V cV V kc x F V n c V V kc x F V n c V V kc x F V n AfAf A0m 1Am1m 2A1m 1m 1AAA0m 2/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A1m 2m 2A A 0A m 1,1,2/11,2==⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-=======---或4. 在体积V R =0.12m 3的全混流反应器中，进行反应S R B A 21+−−←−→−+kk，式中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA ·m -3，另一种含1.6kmolA ·m -3。
化学反应工程二_三章答案
化学反应工程二_三章答案第二章习题动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?答：循环反应器行为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，而且反应器进出口浓度差比较大，对分析精度要求不很高。
为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升高而升高，高温下操作对二者都有利。
可逆放热反应的化学平衡随温度的升高向反应物方向移动，对达到高转化率不利。
对此类反应，可选用多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。
一级反应A→P，在一体积为VP的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为Vm，则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反应器的体积将怎样改变？解：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR)1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap m A A A p m A 0A AA0m A A00A A A00A A A0PA 0A A AAx x x RT E RT E x x k k x V V x k c x F V x kc x x kc r x F V c RTE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-⎰⎰)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m mp x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6 and 1IF m mm mm m m m m P m P A Pm=-=--=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--===T T T T T T T T T T T T T R E x V V mn n n n kc xF V c V V c V V kc x F V n c V V kc x F V n c V V kc x F V n AfAf A0m 1A m1m 2A1m 1m 1A A A0m 2/1A1m 2/1m 2/1AA A0m A 1m 2m 2A A0A m 1,1,2/11,2==⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-=======---或在体积VR=0.12m3的全混流反应器中，进行反应S R B A 21+−−←−→−+k k ，式中k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA ·m-3，另一种含1.6kmolA ·m-3。
化学反应工程课后习题解答全解PPT教案
pA 0.0586t3 3.3119t2 82.305t 996.12
（3）对回归方程求导，得到微分方程
dpA 0.1758t2 6.6238t 82.305 dt
（4）由微分方程求各点的斜率，如下表
第78页/共94页
时间 0.0 2.5 5.0 10.0 15.0 20.0
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
.5 .5 .4 .4
pA 1000 800 666. 446. 306. 206.
-（dp4A/）dt 对r8A 2.3ddptA66~.8pA
75 53.5
分7别5取自然8 对数，8 得到数据如下 33.6 22.5 20.1
pA 10500 84040 68616. 44476. 30036. 24096.
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
【解】
（1）参照例2-.57将系.统5 总压.力4 转化.4为A
组分分压数
pA
pA0
P0 A
P
其中
A
31 2 1
pA
pA0
pA0 2
P
1.5 pA0
P 2
1500
0.5P
由此式可得到 A 组分分压随时间的变化数据见下表
因产物P的选择率为
S rP 2cA 2 0.6667 66.67% rP 2rR 3cA 3
所以产物P的收率为
YA S xA 0.66670.8571 0.5714 57.14%
第167页/共94页
3-9 A P T 555K, P 0.3MPa,
yA0 0.30, y惰0 0.65, FA0 6.3mol/ s,
反应工程课后答案教材
反应⼯程课后答案教材第⼆章均相反应动⼒学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。
2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-?==-?=-?=为假设正确，动⼒学⽅程3、在间歇反应器中有⼀级液相可逆反应P A ?，初始反应时C A0=0.5mol/L ，C P0=0反应8min 后，A 的转化率为1/3，⽽平衡转化率是2/3，求此反应的动⼒学⽅程式。
解：p A AC k C k dtdC 21-=-21002122)1(k k x C x C C C K k k Ae A Ae A Ae Pe ==-===即根据⼀级可逆反应积分式1212121min 08664.082ln 3132ln 18ln1-==+∴+=-+=k k k k x x x k k t AAe Ae 1211m in 02888.0m in 05776.0--==∴k kP A p A AC C C k C k dtdC 02888.005776.021-=-=-5、恒温恒容的⽓相反应A →3P ，其动⼒学⽅程为Vn k dt dn V r A AA =-=-1)(，在反应过程中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导)(A tp f dtdp =的表达式。
解：AtAA AtA A A A AAA A t A A t A A A t kp dtdp RT pk kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dtdpdt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)00======-=-=-=-=--=--=-+=得即8、纯⽓相组分A 在⼀等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2?进⾏反应，实验测得如下数据，时间/min***********∝分压p A /MPa 0.1 0.08 0.0625 0.0510.0420.0360.0320.028 0.020⽤积分法求此反应的动⼒学⽅程式。
《化学反应工程》第三章课后习题答案详解
对于PFR： S CCAA0fsdCA CLf
CA0 CAf CA0 CA
CLf CCAA0frrLAdCA CCAAf0k1CAk1CkA2CA2dCA
CA0
k CAf 1
kk12CAdCA
S
显然 C A当 0时 ，L C 值最 。 大
S
C Af CA0
sdC A
;
CA0 CAf
V R 1 1
1
V 0 kA C 0(1xA 1) 0 .0 1 2(10 .8)5
V R 1 3.3 3 V 0 3 3 3.3 3 0 . 3 0 3 0 .6 ( m 2 3 7 ) V R 2 V R 1 2 0 .6 1 7 .3(m 4 3 )
V R 2 (x A 2 x A 1 ) (0 .9 8 0 .8)5 V 0 kA C 0 (1 x A 2 )x A 2 0 .0 2 1 (1 0 .9) 8 0 .98
V V R 0 C k A 0 x A 2 1 C A 1 C A 0x x A A 1 2k dA 2 A C 2x 7 .1 0 . 2 1 4 5 3 0 3m 5 i
xA1 xA2 dA x 4.3;5
(1xA1)2 xA1 (1xA2)2
xA1 0.62
0x.6A22(1dxxAA2)2 4.35;
1 6.98; 1 xA2
1 1 4.35; 1xA2 10.62
xA2
1 1 0.86 6.98
（3）一个0.25m3的PFR ，后接一个0.25m3的CSTR
VR V0
CA0
xA1 0
dxA kCA21
CA0(kxAC2A21 xA1)
0.25 7.14103 35
化学反应工程第三章包括答案.docx
3釜式反应器在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。
反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为 l ，反应速率常数等于。
要求最终转化率达到 95%。
试问：3（ 1）（ 1）当反应器的反应体积为1m 时，需要多长的反应时间？3，（ 2）（ 2）若反应器的反应体积为2m ，所需的反应时间又是多少？解：（ 1）(2)因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为。
拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：以生产乙二醇，产量为20 ㎏/h ，使用 15%（重量）的 NaHCO3水溶液及 30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为 1：1，混合液的比重为。
该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于，要求转化率达到 95%。
（1）（ 1）若辅助时间为，试计算反应器的有效体积；（2）（ 2）若装填系数取，试计算反应器的实际体积。
62kg/kmol,每小时产解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为,84和乙二醇： 20/62= kmol/h每小时需氯乙醇：每小时需碳酸氢钠：原料体积流量：氯乙醇初始浓度：反应时间：反应体积：（2）（ 2）反应器的实际体积：丙酸钠与盐酸的反应：为二级可逆反应（对丙酸钠和盐酸均为一级），在实验室中用间歇反应器于 50℃等温下进行该反应的实验。
反应开始时两反应物的摩尔比为 1，为了确定反应进行的程度，在不同的反应时间下取出10ml 反应液用的NaOH溶液滴定，以确定未反应盐酸浓度。
不同反应时间下，NaOH溶液用量如下表所示：时间， min0 10 20 30 50∝NaOH用量， ml现拟用与实验室反应条件相同的间歇反应器生产丙酸，产量为500kg/h ，且丙酸钠的转化率要达到平衡转化率的 90%。
试计算反应器的反应体积。
假定（ 1）原料装入以及加热至反应温度（ 50℃）所需的时间为 20min，且在加热过程中不进行反应；（2）卸料及清洗时间为 10min；（3）反应过程中反应物密度恒定。
化学反应工程第三章答案
3 釜式反应器在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。
反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为l，反应速率常数等于。
要求最终转化率达到95%。
试问：（1）（1）当反应器的反应体积为1m3时，需要多长的反应时间？（2）（2）若反应器的反应体积为2m3，，所需的反应时间又是多少？解：（1）(2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为。
拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：以生产乙二醇，产量为20㎏/h，使用15%（重量）的NaHCO水溶液及30%（重3量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为。
该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于，要求转化率达到95%。
（1）（1）若辅助时间为，试计算反应器的有效体积；（2）（2）若装填系数取，试计算反应器的实际体积。
解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62= kmol/h每小时需氯乙醇：每小时需碳酸氢钠：原料体积流量：氯乙醇初始浓度：反应时间：反应体积：（2）（2）反应器的实际体积：丙酸钠与盐酸的反应：为二级可逆反应（对丙酸钠和盐酸均为一级），在实验室中用间歇反应器于50℃等温下进行该反应的实验。
反应开始时两反应物的摩尔比为1，为了确定反应进行的程度，在不同的反应时间下取出10ml反应液用的NaOH溶液滴定，以确定500kg/h，且丙酸钠的转化率要达到平衡转化率的90%。
试计算反应器的反应体积。
假定（1）原料装入以及加热至反应温度（50℃）所需的时间为20min，且在加热过程中不进行反应；（2）卸料及清洗时间为10min；（3）反应过程中反应物密度恒定。
解：用A,B,R,S分别表示反应方程式中的四种物质，利用当量关系可求出任一时刻盐酸的浓度（也就是丙酸钠的浓度，因为其计量比和投量比均为1：1）为：于是可求出A的平衡转化率：现以丙酸浓度对时间作图：由上图，当CA=×l时，所对应的反应时间为48min。
化学反应工程智慧树知到课后章节答案2023年下聊城大学
化学反应工程智慧树知到课后章节答案2023年下聊城大学聊城大学第一章测试1.下列属于均相反应的是（）。
A:加氢裂解B:氢气燃烧C:离子交换D:煤炭燃烧答案:氢气燃烧2.“三传一反”是学习化学反应工程的基础，那这里所说的一反是指（）。
A:反应工程B:反应动力学C:化学反应D:反应热力学答案:反应动力学3.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指 ( )。
A:热量传递B:动量传递C:能量传递D:质量传递、答案:热量传递;动量传递;质量传递、4.化学反应过程按操作方式分为( ) 操作。
A:间歇操作B:半连续操作C:连续操作D:半间歇操作答案:间歇操作;半连续操作;连续操作5.化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。
（）A:错 B:对答案:对6.化学反应工程的一项重要研究内容便是动力学特性的研究。
（）A:对 B:错答案:对7.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称数学模型。
（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.对于一氧化碳还原制备甲烷的反应，其中化学反应计量系数为-1的物质是（）。
A:B:C:D:答案:2.气相反应CO + 3H2→ CH4 + H2O 进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=（）。
A:-1B:-2C:2D:1答案:-23.对于一非恒容均相化学反应αA↔βB，反应组分A的化学反应速率（）。
A:B:C:D:答案:4.如果化学反应的方程为3A → P，该反应的速率常数，则该过程的反应级数n=（）。
A:3B:1C:0D:2答案:05.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为（）。
A:反应时间tB:空时τC:停留时间tD:平均停留时答案:空时τ6.一级不可逆液相反应A=2R，，出口转化率，每批操作时间为2.06h (包括反应时间和辅助生产时间)，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V为（）。
化学反应工程第三章习题答案
化学反应⼯程第三章习题答案1.理想反应器包括___平推流反应器、__全混流反应器_ 。
2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_全混流__反应器处理，⽽管径⼩，管⼦较长和流速较⼤的管式反应按 _平推流 _反应器处理。
3.全混流反应器的空时τ是_反应器的有效容积____与___进料流体的容积流速 _之⽐。
4.全混流反应器的返混__∞__，平推流反应器的返混为_零__。
5.如果将平推流反应器出⼝的产物部分的返回到⼊⼝处与原始物料混合，这类反应器为_循环操作_的平推流反应器6.对于循环操作的平推流反应器，当循环⽐β→0时为___平推流__反应器，⽽当β→∞时则相当于_全混流___反应器。
7. 对于循环操作的平推流反应器，当循环⽐β→0时反应器内返混为_零_，⽽当β→∞时则反应器内返混为_∞_。
8.对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选⽤_全混流__反应器为宜。
9.对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选⽤_平推流__反应器为宜。
10.分批式操作的完全混合反应器⾮⽣产性时间0t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11.在间歇反应器中进⾏等温⼆级反应 A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.02，当l mol C A /10=时，求反应⾄l mol C A /01.0=所需时间t=__D_____秒。
A. 8500B. 8900C. 9000D. 990012.在间歇反应器中进⾏等温⼀级反应 A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当lmol C A /10=时，求反应⾄l mol C A /01.0=所需时间t=__B_____秒。
A. 400B. 460C. 500D. 560 13.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之⽐为__A__。
A. 空时τB. 反应时间tC. 停留时间tD. 平均停留时间t 14.⼀级不可逆液相反/30.2mkmol CA =，出⼝转化率7.0=A x ，每批操作时间ht t 06.20=+，装置的⽣产能⼒为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为__C__3m 。
化学反应工程王承学课后答案第三章
2A→R
rR 0.5cA[kmol / m3 h]
cA0 cB0 2kmol / m3
试计算反应 2h 时 A 的转化率和产物 P 的收率？
解 A+R→P（目的） rp 2cA
2A→R
rR 0.5cA
rA 2rR rp 3cA ， k 3h1
xAf
1 1 0.143
k 1 3 2 1
xA1 0.725
1
x A1 kcA0 (1 xA1)2
0.483ks
VRi v0i 0.278 0.483 0.134
VR 2VRi 2 0.134 0.268m3
因此，采用两个等体积釜相串联，反应器的总体积减小近 3 倍。
3-5 在等温全混流釜式反应器中进行下列液相反应：
A+R→P（目的） rp 2cA[kmol /(m3 h)]
Sp
rp rA
2 3
Yp
S p xA
2 3
0.143
9.52%
3-6 图解设计一个四釜等体积串联釜式反应器， A 0 ，A 初始浓度为
2mol/L，要求转化率为 80%， rA 3cAmol / L min ，求每釜的空时 i
和总反应空时。 解 图解法公式
rAi
1
i
cAi1
1
i
cAi ，
10L 2L / min
5min
CA0 CAf
rAf
rAf
CA0 CAf
(0.1 0.04)mol / L 5 min
0.012mol / L min
rBf 2rAf 0.024mol /(L min) rCf rAf 0.012mol /(L min)
3-3 一个液相反应：
化学反应工程习题 第三章
化学反应工程习题第三章化学反应工程习题第三章第三章理想反应堆8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。
9.全混流反应器稳态运行点的标准为。
10.全混流反应器的返混。
11.水平推流反应器的返混为。
14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_______的平推流反应器。
15.对于循环运行的水平推流反应器，当循环比β→ 0反应器，而β→∞ 相当于反应堆。
16.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。
18.对于反应级数n＜0的反应，为了减少反应器体积，应选择反应器合适。
19.对于反应级数n>0的反应，为了减少反应器体积，应选择反应器反应器是合适的。
23.全混合反应器间歇运行的非生产时间t0不包括下列哪一项_______。
a、进料时间B.反应时间C.物料冷却时间D.清洗釜时间2ol/l时，?ra?0.01camol/l?s，24.在间歇反应器中进行等温二级反应a→b，当ca0?1m求反应至ca?0.01mol/l所需时间t=_______秒。
（d）a.8500b.8900c.9000d.9900在mol/L时，25等温一级反应a→ B拉？0.01camol/l？s、什么时候开始？找到对Ca的反应？0.01mol/l t=秒所需时间。
（b） a.400b。
460摄氏度。
500天。
五百六十30.全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。
（c）a.1b.2c.3d.431.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。
（b）a.1b.2c.3d.433.一级不可逆液相反应a2r，ca0?2.30kmol/m，出口转化率xa3?0.7，每批手术时间t？t0？2.06h，装置生产能力为50000kg产品R/天，Mr=60，则反应器V的体积为__________________a.19.6b.20.2c.22.2d.23.4P（main）a339对于单个反应组分的大型平行反应，最合适的反应器是___。
化学反应工程第3章
即：当等温恒容时 v v0 c 当等温变容时 v v0 c
编辑ppt
7
三、流动状况对反应过程的影响
• 1.理想流动和非理想流动 • （1）平推流流动 • 轴向上完全不混合，各微元在反应器中
齐头并进，停留时间相同（同进同出）； • 径向上剧烈混合，且同一截面上各微元
FA0dxA
0 rA 1 A xA V0
t cA0
xAf 0
dxA
rA 1 x 编辑ppAt A
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• 平均停留时间和空间时间的区别：
tCA0
xA出 0
rA
dA x 1 AxA
CA0
xA出 0
dxA rA
t VR dVR 0V
VR V0
• 当恒容时εA=0，二者相同。
• 在变容过程中，反应速率不仅是转化率
的函数，而且也是反应体积的函数。确
切地说，是反应物浓度对反应速率造成
了影响，转化率和反应体积的变化共同
影响了反应物浓度。
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28
三、 全混流反应器
• 全混流反应器－－连续搅拌槽式反应器 (CSTR Continuously stirred tank reactor)
• 特性：物料在反应器内充分返混，达到 极大程度，以至于反应器内各处物料参 数均一；反应器的出口组成与反应器内 物料的组成相同；连续、稳定流动，在 定常态下操作。
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29
全混流反应器图
CA0， XA0=0 V0, FA0
CA, V, FA, XA, rA
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30
• 基本设计方程：
进入量 排出量
反应工程第三章习题答案
第三章 理想流动反应器 1.10=A B C C 时：()[]⎰-=A fx A A AA x C k dx C t 02001积分得到：01110AfA A xx kC t -⋅=即：AfAf A x x kC t -⋅=11k=0.615L/(mol h), C A0=0.307mol/L ： x Af =0.5 ,t=5.30 h x Af =0.9 ,t=47.67 h x Af =0.99 ,t=524.35 h50=A B C C 时：()()⎰--=A fx AA A A A AA x C C x kC dx C t 0000051积分：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=5ln 15ln 41Af Af A x x kC t k=0.615L/(mol h), C A0=0.307mol/L ： x Af =0.5 ,t=0.78 h x Af =0.9 ,t=2.79 h x Af =0.99 ,t=5.81h 2.由于B A C C =，所以2A B A A kC C kC r ==；()[]⎰⎰-==A f A f x A A AA x A A A x C k dx C r dx C t 0200001积分：AfAf A x kC t -⋅=10k=5.6 L/(mol min), C A0=0.02 mol/L ，x Af =0.95,t=169.64 min 3．对于平推流(等温一级反应):⎰-=A f x A A AA R x kC dx C V V 0000)1(对于全混流(等温一级反应):)1(000Afc A Afc A R x kC x C V V -=由题设两类型的反应器体积相等,所以:⎰-=-A f x A A AA Afc A Afc A x kC dx C V x kC x C V 0000000)1()1(化简:()()⎰-=-A fx A AAfcAfcx dx x x 011 即:()AfAfcAfcx x x -=-11ln1代入9.0=Af x ,得:6972.0=Afc x4.对于平推流(等温一级反应):⎰-=A f x A A AA R x C k dx C V V 00100)1(对于全混流(等温一级反应):)1(0200Afc A Afc A R x C k V -=两反应器体积相等:)1()1(020000100Afc A Afc A x A A AA x C k x C V x C k dx C V A f -=-⎰由于流率，初始浓度均相同，所以可化简为：()Afc Afc Af x k x x k -=-111ln 121 6.0=Af x ，7.0=Afc x ，代入，得到： 3927.021=k k 由阿累尼乌斯方程：3927.0exp exp 2010=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-RTE A RTE A aa15.42315015.2731=+=T K ，83680=a E J/mol ，314.8=R J/(mol K)，代入，解得：46.4402=T K5．设每股料液流量为V 0，则总流量为2V 0，所以A 的初始浓度为3.0/2=1.5mol/L ，B 的初始浓度为2.0/2=1.0mol/L ；由公式：()()20000007.1))1(82Bf B Bf B A Bf B BfB R xC x C C x C x C V V ---=1.0=R V L ，%80=Bf x ，解得：002.00=V L/min6.（1）：因为是二级反应，逐釜计算：对于第一个全混流反应器（料液密度恒定，因此可按等容处理）：()2101001)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据，化简：()0135.421=--x x Af解得：%2.621=Af x70.21=A C mol/L对于第二个全混流反应器：()2212102)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据，化简得：()01645.122=--x x Af%71.462=Af x 44.12=A C mol/L所以总转化率为：%8.79020=-=A A A C C C X （2）对于第一个全混流反应器（料液密度恒定，因此可按等容处理）：()2101001)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据，化简：()0135.421=--x x Af解得：%2.621=Af x70.21=A C mol/L对于后接的平推流反应器：()⎰-=221102)1(A fx A A AA R x C k dx C V V化简：221021Af Af A R x x kC V V -⋅=代入已知数据，解得：%2.622=Af x 02.12=A C mol/L总转化率：%7.85020=-=A A A C C C X （3）对于第一个平推流反应器：()⎰-=120001)1(A f x A A AA R x C k dx C V V化简：110011Af Af A R x x kC V V -⋅=代入已知数据，解得：%3.811=Af x 33.11=A C mol/L对于后接的全混流反应器：()2212102)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据，化简得：()018130.022=--x x Af 解得：%68.342=Af x 872.02=A C mol/L总转化率：%8.87020=-=A A A C C C X (4)平推流反应器串联相当于一个大平推流反应器，5.021=+=R R R V V V m3由平推流反应器公式：()⎰-=A fx A A AA R x C k dx C V V 02000)1(化简得：AfAf A R x x kC V V -⋅=100代入已知数据，得：%7.89=Af x7.（1）对于单个平推流反应器：⎰-=A f x AA A A AA R x C x kC dx C V V 00000)1(化简得：()()01ln ln 0AfA A A R x x x kC V V --=由于ln （0）为无穷大，因此V R 为无穷大，单个平推流反应器无法完成题设任务。
化学反应工程第三章答案
整理得： 解得：XAf=反应器出口A,B得浓度分别为：
在一多釜串联系统，2.2kg/h的乙醇 和1.8kg.h的醋酸进行可逆反应。各个反 应器的体积均为0.01m3，反应温度为100℃，酯化反应的速率常数为×10-4l/,逆反应（酯的水解）的速率常数为×10-4l/。反应混合物的密度为864kg/m3,欲 使醋酸的转化率达60%，求此串联系统釜的数目。
醋酸丁酯产量=
如果进行的是一级反应，可进行如下计算：
（1） （1） 小反应器在前，大反应器在后 联立二式，且将XA2=代入，化简后得到
解得：XA1=
所以有：
醋酸丁酯产量=
（2）大反应器在前，小反应器在后解得XA1=
所以有：
产量同前。说明对此一级反应，连接方式没有影响。
等温下进行级液相不可逆反应： 。反应速率常数等于5m，A的浓度为2kmol/m3的溶液进入反应装置的流量为1.5m3/h，试分别计算下列情况下A的转化率达95%时所需的反应体积：（1）全混流反应器;（2）两个等体积的全混流反应器串联； （3） 保证总反应体积最小的前提下，两个全混流反应器串联。
时间，min
0
10
20
30
50
∝
NaOH用量，ml
现拟用与实验室反应条件相同的间歇反应器生产丙酸， 产量为500kg/h，且丙酸 钠的转化率要达到平衡转化率的90%。试计算反应器的反应体积。假定（1）原 料装入以及加热至反应温度（50℃）所需的时间为20min，且在加热过程中不进行反应；（2）卸料及清洗时间为10min；（3）反应过程中反应物密度恒定。
丙酸的产量为：500kg/h=min。 所需丙酸钠的量为:=min。
原料处理量为：
反应器体积： 实际反应体积：
化学反应工程课后答案
第一章 绪论1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。
（化学反应的工程问题）2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
（化学反应、工程问题）3. _______是化学反应工程的基础。
（ 三传一反）4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
（传质、传热、动量传递）6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_______。
（数学模型）7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量-输出量） 8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
（D ）A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
（A ）A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2. aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。
（ap）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。
（00K KK K n n n -=χ）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应）5. 化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。
《化学反应工程》(第五版)第二、第三章部分课后习题答案
2-13 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应， 300 7.09M 在300 ℃ 、7.09MPa下，k=0.09s-1,Deff=7.04 10-4cm2/s，采用直 =7.04×10 5 径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。 解： 由已知条件：
T = 300 + 273.15 K = 573.15 K ; P = 7.09 MPa; kVC = 0.09 s −1 ; Deff = 7.04 × 10 − 4 cm 2 / s
P
∗ C4 H 8
⇒P
∗ C4 H 8
=
PC4 H6 PH 2 KP
−5
ka = ，并令ka = k，可得： kd
rC4 H8＝
k pC4 H8－pC4 H6 pH 2 / K p） （
1＋bC4 H（pC4 H6 pH 2 / K p）＋bC4 H6 pC4 H6 8
（1）C为控制步骤
n
rC4 H6＝kdθC4 H6 − ka pC4 H6 (1 − ∑θi ) − − − 1
2-12 用空气在常压下烧去催化剂上的积碳，催化剂颗粒直径为 e 1molO 5nm 5nm，颗粒有效导热系数λe=0.35J/(m.s.K),每燃烧1molO2放出 5.4 760 热量5.4 108J，燃烧温度760 ,时，氧在催化剂颗粒内的有效 5.4×10 760℃, 5 10 扩散系数为5×10-7cm2/s /s。试估计定态下，催化剂颗粒表面与中 心的最大温差。 解： 由已知条件：
θ 0.50 1 = DNH 3e = × = 2.54 × 10−4 cm 2 / s δ 2.5 787.32
2-11 求下述情况下，催化剂孔道中的CO的有效扩散系数。已知 气体混合物中各组分的摩尔分数：yH2O=0.50 yCO=0.1 =0.50， =0.1， 400 0.709MPa yCO2=0.06 yN2=0.24; =0.06， =0.24;温度400 400℃，压力0.709MPa 0.709MPa。催化剂平均 10nm 0.50 2.06 直径10nm 10nm，孔隙率0.50 0.50，曲折因子2.06 2.06。 解： d = 2ra = 10 nm = 10 −9 m ⇒ ra = 5 × 10 −9 m = 5 × 10 −7 cm
化学反应工程王承学课后答案第三章
3-1 在反应体积为31m 的间歇操作釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生成丙二醇32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下的速率常数为0.981-h ，原料液中环氧丙烷的浓度为 2.1kmol/3m ，环氧丙烷的最终转化率为90%。
若辅助时间为0.65h ，一天24h 连续生产，试求丙二醇的日产量为多少？ 解 32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H( A ) ( B )一级反应h x k C C k t Af Af A 35.29.011ln 98.0111ln 1ln 10=-=-==h m h m t t V v /31)65.035.2(13300=+=+=丙二醇日产量=Af A x C v 0024=天/12.159.01.23124kmol =⨯⨯⨯ kmol k /g 76M B=丙二醇日产量天/kg 2.111492.11576Q =⨯=3-2一个含有A和B 液体)/0.04mol c /10.0c (B00L L mol A ==、以体积流量2L/min 流入容积V R =10L 的全混流反应器，物料在最佳的条件下进行反应A →2B+C 。
已知由反应器流出的物料中含有A 、B 和C ，L mol c Af /04.0=。
试求：在反应器内条件下，A 、B 和C 的反应速率？ 解 空时min 5min/2100===L L v V R τmin5/)04.01.0(00L mol C C r r C C AfA Af AfAfA -=-==-ττmin /012.0∙=L molmin)/(024.02∙==L mol r r Af Bfmin)/(012.0∙==L mol r r Af Cf3-3 一个液相反应： A+B →R+S其中，min)/(71∙=mol L k ，min)/(32∙=mol L k 。
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3-1 在反应体积为31m 的间歇操作釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生成丙二醇32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下的速率常数为0.981-h ，原料液中环氧丙烷的浓度为 2.1kmol/3m ，环氧丙烷的最终转化率为90%。
若辅助时间为0.65h ，一天24h 连续生产，试求丙二醇的日产量为多少？ 解 32232COHCHOHCH H →+O H COCHCH H( A ) ( B )一级反应h x k C C k t Af Af A 35.29.011ln 98.0111ln 1ln 10=-=-==h m h m t t V v /31)65.035.2(13300=+=+=丙二醇日产量=Af A x C v 0024=天/12.159.01.23124kmol =⨯⨯⨯ kmol k /g 76M B=丙二醇日产量天/kg 2.111492.11576Q =⨯=3-2一个含有A和B 液体)/0.04mol c /10.0c (B00L L mol A ==、以体积流量2L/min 流入容积V R =10L 的全混流反应器，物料在最佳的条件下进行反应A →2B+C 。
已知由反应器流出的物料中含有A 、B 和C ，L mol c Af /04.0=。
试求：在反应器内条件下，A 、B 和C 的反应速率？ 解 空时min 5min/2100===L L v V R τmin5/)04.01.0(00L mol C C r r C C AfA Af AfAfA -=-==-ττmin /012.0∙=L molmin)/(024.02∙==L mol r r Af Bfmin)/(012.0∙==L mol r r Af Cf3-3 一个液相反应： A+B →R+S其中，min)/(71∙=mol L k ，min)/(32∙=mol L k 。
反应是在一个容积为120L 的稳态全混流反应器中进行的，两条加料线，一个保持2.8mol/L 反应物A 的加料浓度，另一个保持1.6mol/L 反应物B 的加料浓度，两条线分别以等体积速率进入反应器，要求指定组分转化率为75%。
求每条线的加料流量？假设反应器内密度为常数。
解S R 1k2k +−−←+−→−B A因B 的浓度低，所以为指定组分，两条线混合后两组份的浓度各降一半，因此，有：%751x 00=-=-=B Bf B BfB Bf c c c c cL mol c Bf/2.0=L mol X C C c Bf B A Af /8.075.08.04.100=⨯-=-=因此，S R 1k2k +−−←+−→−B A 出口初始 1.4 0.8 0 0 L mol c Af /8.0= 反应掉 0.6 0.6 生成 0.6 0.6 L mol c Bf/2.0=min/04.06.06.032.08.0721∙=⨯⨯-⨯⨯=-=L mol c c k c c k r SfRf Bf Af Bfmin 1504.02.08.00=-=-=BfBfB r c c τ总加料速率min /8min 151200L LV v R===τ每条线加料流量min /420'L v v ==3-4 某液相二级反应A+B →R+S ，其速率常数)/(92.93ks kmol m k ∙=，在全混流反应器中进行，L mol c c B A /200==，要使出口A 的转化率达0.875。
求（1）在单个全混釜中进行，进料体积为ks m /278.03，求全混釜体积？ （2）当进料体积流量不变，用两个相等体积的釜串联，求全混釜总体积。
解 1. ks m v /278.03= L mol x c c Af A Af /25.0)1(0=-= ，L mol c Bf /25.0=ks c kc x c r c c BfAf Af A AfAfA 823.225.092.9875.02200=⨯⨯==-=τ 釜体积为 30785.0823.2278.0mv V R =⨯==τ2. 两釜串联 2RRi V V =22012210121)1()1(A A A A A A A x kc x x x kc x --=-==ττ875.02==Af A x x725.01=∴A xks x kc A A A 483.0)1(x 21011=-=τ134.0483.0278.00=⨯==i Ri v V τ3268.0134.022m V V Ri R =⨯==因此，采用两个等体积釜相串联，反应器的总体积减小近3倍。
3-5 在等温全混流釜式反应器中进行下列液相反应：A+R →P （目的） )]/([23h m kmol c r Ap ∙= 2A →R ]/[5.03h m kmol c r A R∙=300/2m kmol c c B A == 试计算反应2h 时A 的转化率和产物P 的收率？ 解 A+R →P （目的） A p c r 2= 2A →R A Rc r 5.0=A p R A c r r r 32=+= ，13-=h k 143.0123111=+⨯=+=τk x Af32==A pp r r S%52.9143.032=⨯==A p p x S Y3-6 图解设计一个四釜等体积串联釜式反应器，0=A ε，A初始浓度为2mol/L ，要求转化率为80%，()min /3∙=L mol c r A A ，求每釜的空时i τ和总反应空时。
解 图解法公式Ai iAi iAic c r ττ111-=-，式中左边为反应速率线，右边为釜间的操作线，两个釜有一个交点即为方程的解，其垂直向下做横坐标的垂线垂点的浓度值就是该釜的出口浓度值。
A Ac r 3= ， %80=Af x ，所以,出口浓度为CAf=0.4mol/L以浓度C A 为横坐标，以反应速率为纵坐标，在坐标上绘A A c r 3=通过原点的直线，当第一个釜入口为C A0=2mol/L 时，以它为起点，以-1/τi 为斜率向左上方作直线与A Ac r 3=线相交于一点，用该点向下作垂线，求得第一釜的出口浓度，再以该浓度为起点继续做平行第一条线的平行线，以此类推，要做出四条平行线，来调节平行线的斜率使第四釜的出口浓度正好等于C Af =0.4mol/L 即为结束，然后在坐标上求得平行线的斜率值就为-1/τi ，定出τi 值，总空时为4τi 。
经画图求得斜率近为6，的空时为1/6min ，总空时为2/3min 。
注意：当相串联的反应釜体积不相等时，通过各釜的空时不等，直线的斜率就不等。
3-7 在等温操作下的间歇釜中进行某一级液相反应，13min 后反应物转化了70%，若把此反应移到平推流反应器和全混流反应器中进行，达到相同的转化率所需的时空和空速为多少? 解 间歇釜AfA c c k t 0ln 1= ，t=13min ， 0030.0)1(A Af A Afc x c c =-=1min 093.0-=∴k ， A A kc r =平推流⎰=Ax AAA r dx c 0τ⎰=-=-=A fA c c A AfAA c c k kc dc 0min 13ln 10τ全混流()min 09.251000=--=-=Af A AfA AfAfA x kc c c r c c τ3-8 在某一全混流反应器中进行均相液相反应A →R ，2A A kc r =，转化率50.0=A x ，其他值不变，（1）若把反应器的体积增大到原来的6倍，转化率为多少?（2）若反应在一个与其容积相同的平推流反应器中进行，转化率为多少？ 解 A →R ， 2A Akc r = ， 5.0=Af x()02200021A Af A AfA Af AfA kc x kc x c r c c =-=-=τ0v V Rτ=（1） R R V V 6'= ，此时ττ6'=2000'12)1(26A Af A Af A Af AfA kc x kc x kc r c c =-⇒⨯=-=τ解得 %7575.0==Af x（2） Rp Rm V V = ， ττ=m⎰⎰=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==AA f A x A c c A Af A A A A m kc c c k dc kc r dx 000'2211110τ031A Afc c = ， %67.66=Af x3-9 在555K 、0.3MPa 的平推流管式反应器中进行A →P 的气相反应。
已知进料中含30%(摩尔分数)A ，其余为惰性物料，A 的加料流量为6.3mol/s ，动力学方程为：)/(27.03s m mol c r A A∙=为了达到95%的转化率，试求反应器的容积大小？解 A →P （气相总摩尔数不变的反应） ，)/(27.03s m mol c r A A ∙=平推流 ⎰==0ln 27.01A A fc c AfA A A c c r dc τ95.0=Afxs x c c Af A A 09.11)1(ln 27.0100=-=∴τ3600/5.19555314.83.0103.0m mol RT py RT p c A A A =⨯⨯⨯=== s m v /32.05.193.63==355.3m v V R ==τ3-10一级气相反应S R A22+→在平推流管式反应器中进行，当空速为1min 1-时，纯A 进料的转化率为90%，求A 的转化率为95%时，该反应器的单位体积进料量。
解 S R A22+→(气相等压变摩尔数反应)其膨胀率为：212212=-+=A ε 利用一级等压变容公式： Af A Af A x x k εετ--+-=)1ln()1( 代入%90,5.0min,1===Af A x ετ90.05.0)90.01ln()5.01(1⨯--+-=⨯k解得 1min 3-=k同理%95,5.0,min 321===-Af A x k εmin 34.12=τ又022v v V o Rττ== o o v v 746.02=∴单位反应器体积进料量为v 02/V R=1/τ2=0.746m 3/m 33-11 均相反应A →3R ，服从二级反应动力学，在0.5MPa 、623K 和h m v /430=纯A 进料下，采用一内径为2.5cm 、长2m 的实验反应器能获得60%转化率。
为设计工业规模的反应器，当处理量为h m /3203时，进料中含50%A 和50%惰性物，同样在0.5MPa 、623K 下反应，要达到80%转化率，试问：需内径2.5cm 、长2m 的管子多少根？解 此题为二级等压变容反应过程()())1ln(1211220Af A A Af A AfAfA A x x x x c k -+++-+=εεεετ一根管子时： 21131=-=A ε ， %601=A x()()()11112111210111ln 1211A A A A A A A A A x x x x c k -+++-+=εεεετ()4.0ln 3226.024.06.02122⨯⨯+⨯+⨯+=905.4=。