化工设备习题

复习与思考题

1.转化率的定义是什么？

2.什么是反应速率？写出均相系统反应速率表示方式。

3.什么是化学动力学方程？怎样理解“反应级数表明浓度对反应

速率的敏感程度”，“活化能表明温度对反应速率的敏感程

度”？

4.什么是本征动力学和宏观动力学？两者有何区别与联系？

5.试说明反应热与活化能的区别与联系。

6.试写出间歇反应系统中，恒温恒容0级、1级、2级不可逆反应

的积分式。

7.何谓变容过程？膨胀因子的定义及其物理意义是什么？

8.什么是复杂反应？复杂反应通常可分为哪几种类型？

9.简述气固相催化反应的宏观过程。

10.根据双膜理论简述气液相反应的宏观过程。

11.解释下列参数的物理意义：膜内转化系数γ、增强系数β、

反应相内部总利用率η。

12.为什么要建立理想流动模型？它与实际流动状况有哪些区

别？在处理过程中作了哪些简化？

13.理想转换与理想混合流动模型各有什么特征？

14.何谓返混？形成返混的原因有哪些？返混对反应过程有什么

影响？工程中如何降低返混的程度？

计算题

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。

（n=2）

解题思路

2.在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，反应速率方程式为：

（－r A）＝0.01c A2mol/(L·s)，当c A0分别为1、5、10mol/L时，求反应至c A=0.01mol/L所需的反应时间。（9900s、9980s、9990s）

解题思路

3.等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A→B＋

C，在5min内有50%的A分解，要达到分解率为75%，问需多少

时间？若反应为二级，则需多少时间？（n=1时，τ=10min；

n=2时，τ=15min）

解题思路

4.973K和294.3×103Pa恒压下发生反应C4H10→2C2H4＋H2。反应开

始时，系统中含C4H10为116kg，当反应完成50%时，丁烷分压

以235.4×103Pa/s的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：

（1）乙烯分压；（2）H2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。

（470.8×103Pa/s；3.2kmol/s；0.81/s）

解题思路5.试证明对一级反应，在等温条件下转化率达到99.9%所需时间

为转化率达到50%所需时间的10倍。又设反应为0级或2级，两者的时间比为多少？（n=0时，时间比为2倍；n=2时，时间比为1000倍）

解题思路6.在一均相恒温聚合反应中，单体的初始浓度为0.04mol/L和

0.08mol/L，在34min内单体均消失20%。求单体消失的速率。

（(-r A=0.0657c A mol/(L·min)）

解题思路

7.不可逆反应2A+B→A2B的机理如下：

[A]

[B]

试推导出该反应的产品生成速率A2B的方程式。

（）

复习与思考题

1.解释下列两组概念的物理意义，并说出它们之间的区别与联系：

反应时间与停留时间、空时与空速。

2.反应器的计算方法有哪些？反应器计算的基本方程包括哪几

个？

3.何谓理想流动反应器？

4.简述连续操作管式反应器、连续操作釜式反应器的主要特点。

5.用图表示间歇操作釜式反应器、连续操作管式反应器与连续操

作釜式反应器的推动力。

6.熟练写出零级、一级、二级不可逆反应在恒温下分别于间歇操

作釜式反应器、连续操作管式反应器与连续操作釜式反应器中

进行时的有效体积计算公式。

7.多只连续操作釜式反应器串联时，反应推动力如何表示？各釜

浓度如何计算（解析计算与图解计算）？

8.对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，为什么连续操作

釜式反应器所需有效体积最大，而连续操作管式反应器所需有

效体积最小，多釜串联连续操作釜式反应器的有效体积介于两

者之间？

9.何谓连续操作釜式反应器的热稳定性？符合什么条件的操作点

为稳定操作点？如何分析判断操作点的稳定与不稳定？哪些参

数影响热稳定性？

10.搅拌器的作用是什么？有哪些类型？根据什么原则选型？

11.搅拌釜式反应器的传热装置有哪些？各有什么特点？

12.化工厂常用的高温热源有哪些？各适用于怎样的场合？

13.简述变容情况下，连续操作管式反应器有效体积计算方法。

14.选择反应器型式和操作方式时，应从哪些方面对反应器性能进

行比较？

15.对平行反应P（主产物）

i.何谓选择性？

ii.试讨论平行反应选择性的浓度效应与温度效应。

iii.如何选择合适的反应器类型与操作方式，提高平行反应选择性？

计算题

1.反应物A，按二级反应动力学方程式恒温分解，在间歇操作釜

式反应器中5min后转化率为50%，试问在该反应器中转化75%

的A物质，需要增加多少分钟？（10min）

将二级反应动力学方程与BR恒温恒容的基础设计式联立推导得反应时间与转化率的关系式。

解题思路

2.在实验室内用一个间歇搅拌的烧瓶进行一级不可逆反应，反应

2h后，转化达到99.9%。若将反应器放大，选用一个连续操作

釜式反应器进行此反应，其它工艺条件不变，平均停留时间为

2h，试计算该反应的最终出口转化率。（87.35%）

解题思路

3.在连续操作釜式反应器进行某一级可逆反应，操作条件

下测得化学反应速率常数为k1=10h-1 , k2=2h-1 ,在反应物料A

中不含有B，其进料量为10m3/h，当反应的转化率达到50%时，平均停留时间和反应器的有效体积各为多少？（0.125h；

1.25m3）