沈阳化工大学反应工程期末考试题2009

《化学反应工程》试题（一）

开课学院：化学工程学院 类 别：化工统招 共（ 2 ）页 课 程 号：111004406 考试性质：考试 适用学期：2008-2009（2） 适用班级：化工06级

注意：学生所作答案全部书写在答题纸上，可以不抄题，但必须标清题号。 一、填空：（共20分，每小题2分）

1、 化学反应速率方程可写为βαB A

A C kC r =，其中α、β称为 （1） ，其大小反映 （2）；α+β称为 （3） ，一般来说，α+β的值 （4） ；k 称为 （5） ，它反映了 （6） 。

2、 对于等温下进行串联反应S P A k k −→−−→−21，在达到相同转化率的情况下，平推流反应器的效果

（7） 全混流反应器。

3、 一个园柱形催化剂颗粒，直径为3cm ，高度为3cm ，则其比表面积当量直径ds 等于 （8） cm 。

4、 用阶跃示踪法测停留时间分布时，通入示踪物5秒后测得F(t)=0.8，这说明通过该反应器的流体中

80%的停留时间为 （9） ，20%停留时间为 （10） 。 二、回答下列问题：（共30分）

1、某气固相催化反应A ＋B ＝C ，本征动力学方程为：

（-r A ）=k(P A P B －P c /K)/(1+ K A P A + K B P B +K C P C )2

试写出所代表的反应机理及控制步骤。 （5分） 2、根据反应的T －X 关系图，回答问题：

（1） AB 线、NP 线各称作什么线？

（2） 在等温线上，A 、D 、O 、E 、M 点中，那点速率最大？那点速率最小？

（3） 在等转化率线上，H 、C 、R 、O 、F 、B 点中，那一点速率最大？那一点速率最小？ （4） 在C 、R 两点中，那一点速率大？

（5） 根据图中所给的十点，判断那一点速率最大？ （10分） 3、由等温有效系数η与梯尔模数Φ的关系图，说出并解释下列问题：

（1） 在相同梯尔模数Φ情况下，等温有效系数η 随反应级数如何变化？为什么？ （2） 等温有效系数η 随梯尔模数Φ的增加如何变化？为什么？ （10分）

2题附图 3题附图

4、根据下列图形，选择合适的反应器或反应器组合。（5分）

三、计算题：（共50分）

1、 在体积为0.12m 3

的全混流反应器中进行反应A + B R + S ，式中k 1＝7m 3

/kmol ·min ，k 2＝3m 3/kmol ·min ，两种反应物以等体积加入反应器，一种含A2.8kmol/ m 3，另一种含B1.6kmol/ m 3，

假设系统的密度不变，B 的转化率为75％，求每种物料的流量？（15分） 2、 液相平行反应

C AO =2mol ／L ，C P0=C R0= C S0= 0，P 为目的产物，求： （1） 在全混流反应器（CSTR ）中能得到P 的最大浓度；

（2） 在平推流反应器（PFR ）中能得到P 的最大浓度。 （15分）

3、在一闭式容器中进行停留时间分布的脉冲实验，测得数据如下：

t (min) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 C A (kg/m 3)

6.5 12.5

12.5

10.0

5.0

2.5

1.0

求：（1）E （t ）、t 、σ

20

（2）在该容器内进行一级不可逆反应（－r A ）=kC A ，k=0.15min -1，用多釜串联模型求出口转化率。

（20分）

A

B

-r X A

1

-r X A

1 ΦC A

ΦC A

P

R

反应A

P

R

反应A

A

B

P S

R

r P =2C A mol ／L ·min -1

r R = 1 mol ／L ·min -1 r S =1C A

2

mol ／L ·min

-1