化學(xué)反應(yīng)工程習(xí)題(word版)第四章 非理想流動(dòng).doc

第四章 非理想流動(dòng)1.停留時(shí)間分布的密度函數(shù)在t0時(shí)，E（t）=_。（0）2.停留時(shí)間分布的密度函數(shù)在t0時(shí)，E（t）_。（0）3.當(dāng)t=0時(shí)，停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）=_。（0）4.當(dāng)t=時(shí)，停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）=_。（1）5.停留時(shí)間分布的密度函數(shù)E（）=_E（t）。（）6.表示停留時(shí)間分布的分散程度的量_。（）7.反應(yīng)器物料的停留時(shí)間的分布曲線是通過(guò)物理示蹤法來(lái)測(cè)定的，根據(jù)示蹤劑的輸入方式不同分為_(kāi)、_、_、_。（脈沖法、階躍法、周期示蹤法、隨機(jī)輸入示蹤法）8.平推流管式反應(yīng)器時(shí)，E（t）=_。（）9.平推流管式反應(yīng)器時(shí)，E（t）=_。（0）10.平推流管式反應(yīng)器時(shí)，F(xiàn)（t）=_。（1）11.平推流管式反應(yīng)器時(shí)，F(xiàn)（t）=_。（0）12.平推流管式反應(yīng)器其E（）曲線的方差_。（0）13.平推流管式反應(yīng)器其E（t）曲線的方差_。（0）14.全混流反應(yīng)器t=0時(shí)E（t）=_。（）15.全混流反應(yīng)器其E（）曲線的方差_。（1）16.全混流反應(yīng)器其E（t）曲線的方差_。（）17.偏離全混流、平推流這兩種理想流動(dòng)的非理想流動(dòng)，E（）曲線的方差為_(kāi)。（01）18.當(dāng)流體在半徑為R的管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，在徑向存在流速分布，軸心處的流速以記，則距軸心處距離為r的流速_。（）19.當(dāng)流體在半徑為R的管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，管壁處的流速_。（0）20.流體在半徑為R的管內(nèi)作層流流動(dòng)的停留時(shí)間分布密度函數(shù)E（t）=_。（）21.流體在半徑為R的管內(nèi)作層流流動(dòng)的停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）=_。（）22.脈沖示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布對(duì)應(yīng)曲線為_(kāi)。（E（t）曲線）23.階躍示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布對(duì)應(yīng)曲線為_(kāi)。（F(t)曲線）24.非理想流動(dòng)不一定是由_造成的。（返混）25.非理想流動(dòng)不一定是由返混造成的，但返混造成了_。（停留時(shí)間分布）26.為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果，可借助這種軸向返混與擴(kuò)散過(guò)程的相似性，在_的基礎(chǔ)上疊加上軸向返混擴(kuò)散相來(lái)加以修正，并認(rèn)為的假定該軸向返混過(guò)程可以用費(fèi)克定律加以定量描述，所以，該模型稱(chēng)為_(kāi)。（平推流、軸向分散模型）27.在軸向分散模型中，模型的唯一參數(shù)彼克萊準(zhǔn)數(shù)_。（）28.在軸向分散模型中，模型的唯一參數(shù)彼克萊準(zhǔn)數(shù)愈大軸向返混程度就_。（愈?。?9.軸向分散模型的偏微分方程的初始條件和邊界條件取決于采用示蹤劑的_、_、_的情況。（輸入方式、管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)、檢測(cè)位置）30.軸向分散模型的四種邊界條件為_(kāi)、_、_、_。（閉閉式邊界、開(kāi)閉式邊界、閉開(kāi)式邊界、開(kāi)開(kāi)式邊界）31.誤差函數(shù)erf的定義式為_(kāi)。（）32.誤差函數(shù)的定義式為，則_，_。（、0）33.軸向分散模型的數(shù)學(xué)期望值_，方差_。，34.流體的混合程度常用_、_來(lái)描述。（調(diào)勻度S、流體的混合態(tài)）35.流體的混合程度常用調(diào)勻度S來(lái)衡量，如果S值偏離_，則表明混合不均勻。（1）36.微觀流體混合的混合態(tài)稱(chēng)為_(kāi)。（非凝集態(tài)）37.若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行混合，這種流體稱(chēng)為_(kāi)。（微觀流體）38.若流體是以若干分子所組成的流體微團(tuán)作為單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時(shí)微團(tuán)之間并不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團(tuán)內(nèi)部則具有均勻的組成和相同停留時(shí)間，這種流體稱(chēng)為_(kāi)。（宏觀流體）39.宏觀流體混合的混合態(tài)稱(chēng)為_(kāi)。（完全凝集態(tài)）40.介于非凝集態(tài)與完全凝集態(tài)之間的混合態(tài)稱(chēng)為_(kāi)。（部分凝集態(tài)）41.在氣液鼓泡攪拌裝置中，氣體以氣泡方式通過(guò)裝置，_是宏觀流體，而_為微觀流體。（氣體、液體）42.在氣液噴霧塔中液體以液滴形式的分散相，_是宏觀流體，而_為微觀流體。（液體、氣體）43.反應(yīng)級(jí)數(shù)n=_時(shí)微觀流體和宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果。（1）44.對(duì)于_反應(yīng)器，微觀流體與宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果。（平推流）45.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n1時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體_的出口轉(zhuǎn)化率。（高）46.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_1時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。（）47.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n1時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體_的出口轉(zhuǎn)化率。（低）48.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_1時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體低的出口轉(zhuǎn)化率。（49.脈沖示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布對(duì)應(yīng)曲線為_(kāi)。（A）A. E（t）曲線 B. F（t）曲線 C. I（t）曲線 D. y（t）曲線50.階躍示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布對(duì)應(yīng)曲線為_(kāi)。（B）A. E（t）曲線 B. F（t）曲線 C. I（t）曲線 D. y（t）曲線51.平推流流動(dòng)的E（t）曲線的方差_。（A）A. 0 B. 01 C. 1 D. 152.全混流流動(dòng)的E（t）曲線的方差_。（C）A. 0 B. 01 C. 1 D. 153.軸向分散模型的物料衡算方程在_式邊界條件下有解析解。（D）A. 閉閉 B. 開(kāi)閉 C. 閉開(kāi) D. 開(kāi)開(kāi)54.軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件與_無(wú)關(guān)。（C）A. 示蹤劑的種類(lèi) B. 示蹤劑的輸入方式 C. 管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài) D. 檢測(cè)位置55.反應(yīng)級(jí)數(shù)n=_時(shí)微觀流體和宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果。(C)A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 256.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。（C）A. =0 B. =1 C. 1 D. 157.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_時(shí)，宏觀流體具有比微觀流體低的出口轉(zhuǎn)化率。（D）A. =0 B. =1 C. 1 D. 158.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_時(shí)，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。（D）A. =0 B. =1 C. 1 D. 159.當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_時(shí)，微觀流體具有比宏觀流體低的出口轉(zhuǎn)化率。（C）A. =0 B. =1 C. 1 D. 160停留時(shí)間分布密度函數(shù)E（t）的含義？ 答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體，在反應(yīng)器出口流體的質(zhì)點(diǎn)中，在器內(nèi)停留了t到t+dt之間的流體的質(zhì)點(diǎn)所占的分率為E（t）dt（分）。 。61.停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）的含義？答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體，在出口流體中停留時(shí)間小于t的物料所占的分率為F（t）。62.簡(jiǎn)述描述停留時(shí)間分布函數(shù)的特征值？ 答：用兩個(gè)最重要的特征值來(lái)描述平均停留時(shí)間和方差。1） 定義式為：，平均停留時(shí)間是E（t）曲線的分布中心，是E（t）曲線對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的一次矩，又稱(chēng)E（t）的數(shù)學(xué)期望。2） 是表示停留時(shí)間分布的分散程度的量，在數(shù)學(xué)上它是指對(duì)于平均停留時(shí)間的二次矩。63.簡(jiǎn)述尋求停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其分類(lèi)？ 答：通過(guò)物理示蹤法來(lái)測(cè)反應(yīng)器物料的停留時(shí)間的分布曲線。所謂物理示蹤是指采用一種易檢測(cè)的無(wú)化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)按一定的輸入方式加入穩(wěn)定的流動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)觀測(cè)該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時(shí)間的變化來(lái)確定系統(tǒng)物料的停留時(shí)間分布。根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機(jī)輸入法。64.簡(jiǎn)述脈沖示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？答：脈沖示蹤法是在定常態(tài)操作的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)的入口處在t=0的瞬間輸入一定量M克的示蹤劑A，并同時(shí)在出口處記錄出口物料中示蹤劑的濃度隨時(shí)間的變化。對(duì)應(yīng)的曲線為E(t)曲線，。65.簡(jiǎn)述階躍示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？ 答：階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為的流體，同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變，并在切換的同時(shí)，在出口處測(cè)出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時(shí)間的變化。對(duì)應(yīng)的曲線為F（t），。66.簡(jiǎn)述建立非理想流動(dòng)的流動(dòng)模型的步驟？ 答：1）通過(guò)冷態(tài)模型實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置的停留時(shí)間分布； 2） 根據(jù)所得的有關(guān)E（t）或F（t）的結(jié)果通過(guò)合理的簡(jiǎn)化提出可能的流動(dòng)模型，并根據(jù)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定所提出的模型中所引入的模型參數(shù)； 3） 結(jié)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)通過(guò)模擬計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)反應(yīng)結(jié)果； 4） 通過(guò)一定規(guī)模的熱模實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。67.簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的特點(diǎn)？ 答：1）在管內(nèi)徑向截面上流體具有均一的流速； 2）在流動(dòng)方向上流體存在擴(kuò)散過(guò)程，該過(guò)程類(lèi)似于分子擴(kuò)散，符合Fick定律； 3）軸向混合系數(shù)EZ在管內(nèi)為定值； 4）徑向不存在擴(kuò)散； 5）管內(nèi)不存在死區(qū)或短路流。 68.簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的定義？ 答：為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果，可借助這種返混與擴(kuò)散過(guò)程的相似性，在平推流的基礎(chǔ)上疊加上軸向返混擴(kuò)散相來(lái)加以修正，并人為的假定該軸向返混過(guò)程可以用費(fèi)克（Fick）定律加以定量描述。所以，該模型稱(chēng)為“軸向分散模型”（或軸向擴(kuò)散模型）69.簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)多級(jí)混合模型的特點(diǎn)？ 答：把實(shí)際的工業(yè)反應(yīng)器模擬成由n個(gè)容積相等串聯(lián)的全混流區(qū)所組成，來(lái)等效的描述返混和停留時(shí)間分布對(duì)反應(yīng)過(guò)程內(nèi)的影響。設(shè)反應(yīng)器容積為V，物料流入速率為v0，則，。70.舉例說(shuō)明微觀流體和宏觀流體的區(qū)別？ 答；若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行混合，這種流體稱(chēng)為微觀流體；若流體是以若干分子所組成的流體微團(tuán)作為單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時(shí)微團(tuán)之間并不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團(tuán)內(nèi)部具有均勻的組成和相同的停留時(shí)間，這種流體稱(chēng)為宏觀流體。如在氣液鼓泡攪拌裝置中，氣體以氣泡方式通過(guò)裝置，此時(shí)氣體是宏觀流體，而液體為微觀流體。71.應(yīng)用脈沖示蹤法測(cè)定一容積為12 l的反應(yīng)裝置，進(jìn)入此反應(yīng)器的流體流速=0.8（l/min），在定常態(tài)下脈沖的輸入80克的示蹤劑A，并同時(shí)測(cè)其出口物料中A的濃度CA隨時(shí)間的變化，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：t（min）05101520253035CA（g/l）03554210試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定E（t）曲線的方差和。解：首先對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足： 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性檢驗(yàn)是滿(mǎn)足的。 其中 由數(shù)據(jù)計(jì)算得如下表： t（min）05101520253035E（t）=CA/C000.030.050.050.040.020.010t2E（t）00.75511.251612.590 72.有一管式反應(yīng)裝置經(jīng)脈沖示蹤法實(shí)驗(yàn)測(cè)得如下表所示的數(shù)：=0.8 m3/min；m=80kg；=80/0.8=100t(分)0246810121416CA（kg/m3）06.512.512.5105.02.51.00試根據(jù)表列數(shù)據(jù)確定該裝置的有效容積V、平均停留時(shí)間、方差和。解：首先對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)： 一致性檢驗(yàn)表明，脈沖示蹤法所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是合理的。計(jì)算所得數(shù)據(jù)如下表所示： ti（分）024681012141600.0650.1250.1250.1000.0500.0250.010000.13