化学反应工程原理(华东理工大学版)第五章答案

华理版

5-1

解：因为是一级反应，对于PTF 反应器有： ()

1ln 1A k x τ=-解得k τ=2.30 对于CSTR 反应器有：()1A A x k x τ=

- 解得：A x =0.7

5-2

解：依题意得：()0121A A A x c k x τ=

- 解得01A c k τ=2

当其它条件不变，而体积是原来的六倍时，02A c k τ=601A c k τ=12 通过()0221A A A x c k x τ=-=12

解得A x =0.75

5-3

解：对管式反应器：()

11ln 0.9161A k x τ==- 对CSTR 反应器有：()

2 2.3331A A x k x τ=

=- 根据阿累尼乌斯公式： 383.610/42310R k k e -⨯= ； 3283.610/20T R k k e -⨯= 3

2383.610/0283.610/42310 2.55T R

R k e k k k e

-⨯-⨯== T 2=440K

5-4

解：

5-5

解：假设反应为n 级，则：

500010.10.920.1500010.250.75150.25n n

A n n

A kc k kc k -==-==

解得n=2，所以有： /286200.10.00036E R k e -=

/357200.10.00225E R k e -=

解得E=21.87kJ

5-6

解：

每天的醋酸丁酯的物质的量为2400/116=20.69kmol

每小时醋酸丁酯的物质的量为20.69/（24×60）=0.0144 kmol/min 所以每小时醋酸的物质的量流量为0.0144×2=0.0288 kmol/min 丁醇每小时物质的量流量为0.0288×4.97=0.143kmol/min v 0为（0.0288×60+0.143×74）÷0.75=16.41L/min

c A0=1.756×10-3 kmol/L

假设反应器的体积为V ，则

()

3

2300.51.7561016.4117.40.51.75610V V v --⨯⨯==⨯⨯⨯ V=1074L=1.074m 3

5-7 证明：010********A A A Af c V v k c V c v k c ⎛⎫=- ⎪⎝⎭

⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭ （式A ）

000112111A A A Af v c v c V V k c k c ⎛⎫⎛⎫+=-+- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

对上式求导，()

1210A d V V dc +=时，12V V +有最小值。

()

1201012111A A A A A Af d V V v c c c dc k c c ⎛⎫+--+=+ ⎪ ⎪⎝

⎭=0 解得1A c

把上式代入式A ，可得1200

V V v v =

所以12V V