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。

11、用（ ）可直接检测出停留时间分布（ ）；用（ ）可直接检测出停留时间（ ）。

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、

000()/()///()/(1)A A A Ae h A Ae B

C C C C ut L t t Z L

b C C ψθηδεερ≡--≡=≡≡--

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（λ/2r ≤10-3）时；

2）当A 分子的平均自由程远远大于固体的孔径（λ/2r ≥10）时；

3）当A 分子的平均自由程几乎等于固体的孔径（λ/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400℃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，μ637k =1.53×10-4g/cm ·sec ，氢气与水蒸气的二元扩散系数为3.46 cm 2/sec,ρH2 637k =3.6×10-5g/cm 3。

7.球形石墨颗r p =1mm ，在900℃、10%O 2的静止气氛中燃烧，总压力为101.325Kpa,反应是C+O 2=CO 2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：ρ石墨=3.26g/cm 3，k=20cm/sec ，D=20cm 2/sec

02003(1)/3(1)/3(1)(1)/gA p e p r p k L u r D L u r k L K u r ωεβεαε≡-≡-≡-+/,

c p r r ξ≡000()/3B A Ae B bM u C C G ϕ≡-

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=kC A2[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。

2）当转化率为0.8时，日处理量为20.4kmol,每批操作的非生产时间为1.5hr,计算反应器的体积（设反应器装料系数为0.8）。

9.假设不可逆等温化学反应J→2P中的物系体积随转化率线性增加，当反应体系中加入50%的惰性气体后，试计算该体系的膨胀率；并分析、比较其对反应器中的空时和停留时间的影响。

10．通过数学模型描述、并分析渣/金持续接触、炉渣连续通过金属层的移动接触、金属连续通过炉渣成的移动接触和渣/金逆流移动接触等反应方式的反应效率

1反应，请描述A、B的消耗速度、Q\S的生成速度（反应速度请描述其速度式、物料转化率和反应程度表示式；同时用转化率和反应程表征其反应速度。

六、举例说明冶金反应工程在冶金过程中的应用。（根据各自熟悉的冶金过程进行解析、写

出数学模型）