“聚合過程原理”習(xí)題

1、“聚合過程原理”習(xí)題第二章 1. 按物料的相態(tài)、結(jié)構(gòu)形式、操作方式和流體流動及混合形式分類，反應(yīng)器可分為那幾類？2. 名詞解釋：返混;微觀混合; 宏觀混合; 停留時間分布函數(shù); 停留時間分布密度函數(shù); 平均停留時間;有效利用系數(shù)3. 理想反應(yīng)器設(shè)計的基本原理是什么？4. 反應(yīng)器的流動模型有哪些？各有何特點？5. 平推流及理想混合反應(yīng)器的停留時間分布有何特點？6. 返混對簡單反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)和連串反應(yīng)各有何影響？7. 描述連續(xù)式反應(yīng)器的重要性質(zhì)有哪些？8. 微觀混合和宏觀混合對理想混合反應(yīng)器各有何影響？第三章1. 在雙分子熱引發(fā)和雙基終止時，間歇式和連續(xù)全混式反應(yīng)釜對產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率、累積平均聚合度有

2、何影響？2. 在陽離子聚合中，采用間歇操作和連續(xù)操作對其轉(zhuǎn)化率和平均聚合度和分子量分布有何影響？3. 要制取高分子量的縮聚物時，在理論上和操作方式上可采取哪些措施？4. 間歇操作的和連續(xù)全混反應(yīng)釜對縮聚反應(yīng)的分子量分布有何影響?第四章 1. 非牛頓流體可分為幾類？各有何主要特征？2. 影響高聚物剪切流動曲線的因素有哪些？3. 賓漢塑性流體為何具有屈服應(yīng)力？4. 名詞解釋:入口效應(yīng);孔口膨大(Barns)效應(yīng);彈性回縮現(xiàn)象;法向應(yīng)力效應(yīng);Toms效應(yīng)5. 利用冪律模型如何計算流動行為指數(shù)n？6. 為何流體的假塑性行為只表現(xiàn)在某一剪切速率范圍內(nèi)？7. 指出下列體系可能屬于哪種非牛頓流體類型？高分子

3、凝膠，飽和聚酯溶液，牙膏，聚丙烯熔體。8. 可采用哪些儀器和方法可測量非牛頓流體的流變特性?9. 試討論高聚物的平均分子量及分子量分布對其剪切流動曲線的影響.10. 為何脹塑性流體的粘度隨剪切應(yīng)力的增加而增大?第五章1. 工藝過程對攪拌的要求主要有哪幾種?各起何作用?2. 漩渦對聚合過程有何影響？工業(yè)上可采取哪些措施消除攪拌所產(chǎn)生的漩渦？3. 說明Navier-Stokes方程式和無因次Navier-Stokes方程式中各項所代表的物理意義。4. 解釋功率準(zhǔn)數(shù)、無因次速度、泵送準(zhǔn)數(shù)和無因次混合時間的物理意義。5.工業(yè)上處理不相溶液體有哪些方法？各起何作用？6. 在分散體系中,有哪些力作用于分散

4、相?對分散相起什么作用?7. 在“混合和攪動”及“懸浮”類型的聚合體系中,攪拌任務(wù)的“尺度” 和“難度”各指什么?8. 表征攪拌器特性和行為的無因次準(zhǔn)數(shù)有哪些?各與流體及攪拌器的什么特征有關(guān)?9. 攪拌器功率計算和壓力計算的基礎(chǔ)是什么?10. 什么是攪拌過程的混合時間?它與攪拌過程有何聯(lián)系?11. 攪拌器的設(shè)計中主要應(yīng)確定哪些參數(shù)?12. 在攪拌聚合釜的放大時,著重需考慮的問題是什么? “方次法則”中的指數(shù)有何意義?第六章1. 在聚合過程中,可采取哪些措施控制聚合反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量?2. 說出攪拌聚合釜的幾種傳熱方式和作用.3. 可采用那些方法提高總包傳熱系數(shù)K的值?4. 闡述攪拌分散過程和傳質(zhì)

5、過程的關(guān)系,它們與攪拌器的設(shè)計有何聯(lián)系?計算題1. 有一反應(yīng)，在一間歇反應(yīng)器中進(jìn)行，經(jīng)過8 min后， 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化掉80%，經(jīng)過18min后，轉(zhuǎn)化掉90%。求表達(dá)此反應(yīng)的動力學(xué)方程式。N=22. 反應(yīng)，在恒容下用等摩爾H2和NO進(jìn)行實驗，測得以下數(shù)據(jù)：求此反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)。總壓 0.272 0.326 0.381 0.435 0.443半衰期 S 256 186 115 104 67解：5.585.234.914.644.2-4.3-4.11-3.96-3.83-3.613. 可逆一級液相反應(yīng)P，以知，當(dāng)此反應(yīng)在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行時，經(jīng)過8min后，A的轉(zhuǎn)化率是33.3%，而平衡轉(zhuǎn)化率是66.7%

6、，求此反應(yīng)的動力學(xué)方程式。4. 三級氣相反應(yīng)，在30及1下，以知反應(yīng)的速度常數(shù)，今若以表示，反應(yīng)速度常數(shù)應(yīng)為何值？5. 考慮反應(yīng)，其動力學(xué)方程式為，試推導(dǎo)在恒容下以總壓P表示的動力學(xué)方程。：6. 在700及3恒壓下發(fā)生下列反應(yīng)：，反應(yīng)開始時，系統(tǒng)中含有C4H10為116 kg，當(dāng)反應(yīng)完成50%時，丁烷分壓以2.4Kg/cm2·s的速率發(fā)生變化，試求下列項次的變化速率：（1）乙烯分壓；（2）的摩爾數(shù)；（3）丁烷的摩爾分率。7. 在一等溫操作的間歇反應(yīng)器中進(jìn)行某一級液相反應(yīng)，13min后反應(yīng)物轉(zhuǎn)化掉70%。今若把此反應(yīng)移至平推流反應(yīng)器或全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，為達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率，所需的空時和

7、空速各是多少？解：間歇反應(yīng)器=ln=13 k=0.0926min-1平推流反應(yīng)器 = ln=13min 全混流反應(yīng)器 = = =25.2min8. 在555K及0.3MPa在平推流管式反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)：A P，已知進(jìn)料中含30% A（摩爾百分?jǐn)?shù)），其余為惰性物料，加料流量為6.3 mol/s，動力學(xué)方程式為 ，為了達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率，試求：(1) 所需空速為多少？(2) 反應(yīng)器容積大小。解：CAO=0.019134mol/l =0.0019134mol/l= =ln10=8.528s=0.3293m3/s V= V0=0.3293×8.528=2.808m39. 液相反應(yīng)A P在一間歇

8、反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)速度如下表所示：CA mol/l 0.10.20.30.40.50.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0(-rA) mol/lmin0.10.30.50.60.50.25 0.1 0.06 0.05 0.045 0.042(1) 若CA0=1.3mol/l，CAf =0.3mol/l，則反應(yīng)時間為多少？(2) 若在平推流反應(yīng)器中進(jìn)行，CA0=1.5mol/l，F(xiàn)A0=1000mol/hr，求XA=0.80時所需反應(yīng)器大小。(3) 當(dāng)CA0=1.2mol/l，F(xiàn)A0=1000mol/hr，XA=0.75時，求所需的全混流釜式反應(yīng)器大小。（1） 由表作出曲線（1）0.10.

9、20.30.4050.60.70.81.01.32.00.10.30.50.60.50.250.10.060.050.0450.042103.3321.67241016.672022.2223.8（2）10. 均相氣相反應(yīng)A 3P，服從二級反應(yīng)動力學(xué)。在0.5 MPa、350和V0 = 4 m3/hr下，采用一個2.5 cm內(nèi)徑、2 m長的實驗反應(yīng)器，能獲得60%轉(zhuǎn)化率。為了設(shè)計工業(yè)規(guī)模反應(yīng)器，當(dāng)處理量為320 m3/hr，進(jìn)料中含50%惰性物料時，在2.5 MPa和350下反應(yīng)，為了獲得80%轉(zhuǎn)化率，（1）需用2.5 cm內(nèi)徑、2 m長的管子多少根？（2）這些管子應(yīng)以平行或串聯(lián)聯(lián)結(jié)？假設(shè)流動

10、狀況為平推流，忽略壓降，反應(yīng)氣體符合理想氣體行為。11. 丙烷熱裂解為乙烯的反應(yīng)可表示為C3H8 C2H4+CH4（忽略副反應(yīng)），在772等溫反應(yīng)時，動力學(xué)方程式為 ，其中k=0.4 hr-1。若系統(tǒng)保持恒壓，P=0.1MPa，V0=800 l/hr（772，0.1MPa），求當(dāng)XA=0.5時，所需反應(yīng)器體積。解：恒壓變?nèi)莘磻?yīng)12. 理想氣體分解反應(yīng)AP+S，在初始溫度為348K、壓力為0.5MPa，反應(yīng)器容積為0.25M3下進(jìn)行，反應(yīng)的熱效應(yīng)在348K時為-5815J/mol，假定各物料的比熱在反應(yīng)過程中恒定不便，且分別為CPA=126J/molK，CPP=CPS=105J/molK；反應(yīng)速

11、度常數(shù)如下表所示：試計算在絕熱情況下達(dá)到90%轉(zhuǎn)化率所需的時間。T，K 345 350355 360 365K，hr-12.33 3.284.61 7.20 9.41T/K345350355360365/h-12.333.284.617.209.41試計算在絕熱情況下達(dá)到90轉(zhuǎn)化率所需的時間。解：T345350355360365k2.333.284.617.209.400.0028990.0028570.0028170.0027780.0027400.84591.1881.5281.9742.24200.10.20.30.40.50.60.70.80.9T348352.63356.91360.

12、31363.53366.43369.04371.4373.56375.530.34840.27570.22840.20570.19230.18980.19940.22770.29690.5234用梯形求積分13. 一級反應(yīng)AP，在一體積為VP的平推流反應(yīng)器中進(jìn)行，已知進(jìn)料溫度為150，活化能為84 kJ/mol，今如改用全混流反應(yīng)器，其所需體積為Vm，則Vm/VP應(yīng)為如何？若轉(zhuǎn)化率分別為0.6和0.9，如要使Vm=VP，反應(yīng)溫度應(yīng)如何變化？如反應(yīng)級數(shù)分別為n=2，1/2，-1時，全混流反應(yīng)器的體積將如何變化？解：平推流反應(yīng)器 n=1 全混流反應(yīng)器 n=2 n= n=-1 平推流反應(yīng)器 全混流反

13、應(yīng)器XA=0.6 T=423K=159XA=0.9 T=44.86K=175.614. 某一反應(yīng)，在間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行實驗測定，得到如下數(shù)據(jù)：試預(yù)測：（1）三個全混釜串聯(lián)，每釜停留時間為2 hr，（2）一個全混釜，停留時間為6 hr，其所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率為多少？時間，hr01234567轉(zhuǎn)化率,XA% 027 5068829095 9715. 實驗得一聚合物的重量分布如下：計算其數(shù)量平均、重量平均及Z平均聚合度。j×10-3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Fw(j) ×10-40,2.8,5.2,6.4,6.7,6.1,4.1,2.1,0.8,0.2,0.10, 016. 某一自由基聚合反應(yīng)，用引發(fā)劑進(jìn)行引發(fā)，再偶合終止而無鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)存在，若，單體起始濃度為0.25mol/l，求轉(zhuǎn)化率分別為40%及80%時的瞬時重均聚合度分布。17. 一無鏈轉(zhuǎn)移的自由基聚合反應(yīng)，屬于單分子自終止的類型，已知，如果單體起始濃度M=1.1mol/l，應(yīng)用擬穩(wěn)態(tài)假設(shè)，計算在下列兩種情況下轉(zhuǎn)化率為50%時所得產(chǎn)品的重均聚合度發(fā)布。(1) 等溫間歇操作；(2) 同樣溫度下的一個CSTR（連續(xù)流動攪拌釜式反應(yīng)器）操作，假定物料是完全均勻的。