《化學(xué)反應(yīng)工程》第三版(陳甘堂著)課后習(xí)題答案

1、第二章均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)-4三級氣相反應(yīng)2now: 2no：,在30t及1攻，/2卜反疢，己知反應(yīng)逨率常數(shù) = 2.65xlo4 z2 - s , 以=農(nóng)示，反應(yīng)速率常數(shù)各應(yīng)為何值？解：原逨率方程-g = -=2.65xl04d（1）at由氣體狀態(tài)方稈有當(dāng)力中位為 g flcffr 時(shí)，r=0.08477, t=303ko所以= 2.65 xlo4 x (0.08477 x303)'3 = 1.564 mol!ls«icrrry1 考慮反a_*3p，其動(dòng)力學(xué)力程為（_,j = -£=。試推導(dǎo)：在恒界卜以總hi ydt yp衣示的動(dòng)力學(xué)方程解：<5-3-1-2

2、x 1因.鏟會，微分得 vdt rt dt代入原動(dòng)力學(xué)方程糧理得-空卜kpaat沒仞始吩料為純a. jx）= i,總hi:為/；0 =。反mzhim屮總咿爾數(shù)根據(jù)膨脹w子定義2-6.隨卜.上式討轉(zhuǎn)換為所以dt da dt將式(2)和式(3)代入式(1)糧理得dp4( + 1)-/! = -/)在 7001及下發(fā)生下列反掩：c4h10 2c2h4+h2,反應(yīng)開始時(shí)，系統(tǒng)屮介c4hidll6kg,當(dāng)反應(yīng)完成50%時(shí)，丁垸分還:以lahgf!cnr的逨率 發(fā)生變化，試求下列?項(xiàng)的變化速率。(1)乙烯分hi;(2) 的物質(zhì)的mol: (3) 丁烷的呼爾分?jǐn)?shù)。解:116x1000f0 = nc.0 =

3、2000 molrc.h. = 2(-,qaje) = 2 x 2.4 = 4 8 irgfl(c swww.khdaw com- = 2000x(l+2xlxo.5)xo.8 = 3200 niol/s反應(yīng) a p s. (-/j) = irlca, (-/) =已知/=0時(shí)，ca = cm，=0, 4/: = 0.2。反應(yīng)在等溫、m耿反應(yīng)器屮進(jìn)行，過w為w:界過求反應(yīng)產(chǎn)物 p的瞬時(shí)收率與總收率。aa-a ha計(jì)燈。第三章均相反應(yīng)過程解：(1)= 0.0926 niiu 1t = 111=in= 13 min(2)平推流反應(yīng)器1-么0.09261-073/ = = = 0.0769 min

4、'r=07(3)全混流反應(yīng)器相-jj 0 0926x(1-0.7) as> = i =一=0.0397 mill4t 25.2=25.2 niin3-2&555k及3kg/cm2下，在平推流反應(yīng)器屮進(jìn)行反應(yīng)：a p,己知進(jìn)料中介30%a (咪爾分牛)，其余為怕十i:物料，加料流m為63 mol/s.動(dòng)力學(xué)方杓為：(-/>) = 0.27& (niol/np*s),為達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率。試求：(1)所品空逨足多少？ (2)反應(yīng)器容積人小。解:fzrt 6.3x0.08206x555p 3x9.81x104/1.013x105= 99 42 l/s = 0 099

5、42m3/51in= 11.is1-0.953> = l/r = 1/11.1 = 0.09 s1 vot =0.09942x11.1 = 1.104 in53-4均相氣相反應(yīng)a 3p,服從二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。5kg/cm 350r和vo=4ni3/h下，采 用一個(gè)2.5cm內(nèi)柃，2m長的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器,能獲得60%轉(zhuǎn)化率為，設(shè)計(jì)工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器， 當(dāng)處理蜇為320m3/h,進(jìn)料中介50%a, 50%悄性物料時(shí)，在25 kg/cin2和350x?下反應(yīng),為獲 得80%«化率.試求:(1)需用2.5cm內(nèi)徑，2m長的管子多少根? (2)這些管子極以并聯(lián)或串聯(lián)?5x9.81xl048314

6、 x (350 + 273)假?zèng)]流動(dòng)狀況為平推流，忽略ik降，反應(yīng)氣體符合現(xiàn)想氣體行為。 解：= 2，= 1=97.4 inol/in3所以由設(shè)計(jì)方程所以j_2_+121no_.vj+o4.905；z- 4 9°0(1)e業(yè)反應(yīng)條件卜:(2)比較式（1）和式（2）得:10.36vq10.361320,。扣_ =乃=x x= 67.6 « 68k4.905vq4 9052.54應(yīng)并聯(lián)組合。3-5內(nèi)烷熱解為乙烯反應(yīng)可衣不為：cjhs jh4 + ch4.(忽略副反應(yīng))在7721c等溢反應(yīng)時(shí),動(dòng)力學(xué)方程為:-與=也，其中，m>.4h*o芳系統(tǒng)保證恒壓,ut戶=1 kgf/c

7、in2，tv=800l/1i （772ec> 1 kg£7air ）o 求xa = 0.5 時(shí)，所說平推流反向器的體積。 解： 么=1+;-1 = 1，z®=1因 心=3,動(dòng)力學(xué)方程可轉(zhuǎn)換為：rtatca - “(i-、)-1+xc。1 + 設(shè)ii方程(lln2-0.5)=2.216hr= vot = 800 x 2.216 = 1773 l3-8級反應(yīng)a p.在一體積為vp的平推流反應(yīng)器屮進(jìn)行，c知進(jìn)料溫沒為150t. 活化能為84kj/mol。今改用個(gè)浞流反疢器，起所w體積為vin,則vm/vp應(yīng)有何關(guān)系？ ？7轉(zhuǎn) 化率分別為0.6和0.9,如逛使vm=vp.反應(yīng)

8、溫沒應(yīng)如何殳化？如反應(yīng)級數(shù)分別為n=2. 1/2- -1時(shí)，全浞流反應(yīng)器的體積將怎樣變化？解：一級+ w逆反應(yīng)設(shè)計(jì)方程pfr(a)cstr等溫反應(yīng)i則.二）（2） x'i 7h=150bc,般求4 = .則釘.a-xjma-)tm)_(c)當(dāng)= 0.6時(shí)，由式（c）求得7；=159-c當(dāng)心= 0.9 時(shí)，由式（c）求175.6 "c（3）u級不可逆反應(yīng)設(shè)計(jì)方程cstrn=2 時(shí)(d)當(dāng)n=l/2時(shí)_1 + (1-v卯-.)1'2 - q-.u)】2(1-)1'-3-10當(dāng)n=_l時(shí)己知以=lmol/l,且si為目的產(chǎn)物，求：（1）全浞釜；（2）平推流；3）你所

9、沒想的記介適反w器或流w所ftg獲得的si敁w濃度足多少?解:與 ca 時(shí) > h =1.0 mol/l(2) pfr 1 + - 2當(dāng) q = 0 時(shí)， cj. = 0.5 mol/l。（3）采用個(gè)混流反hv:器與分離裝咒組合，=l,0mol/l.第四章非理想流動(dòng)4-2脈沖示蹤測得如下數(shù)據(jù)，求e、ft/min012345678910c(t>/(g/l)00356643210解：(1)求 co。 =fa<=30*0t/inin012345678910c(t)/(g/l)00356643210e(0000.10.16330.10.0670.0330f(t)0

10、00.050.1830.3670.5670.7330.850.93309831te(t)00330.30te(t)00672.70/= 4.78 min(7； = 26.3-4.782 =3.462 = 0.152 4.78-ff一反何器被jij tx；一級反成，對該反成器進(jìn)行示蹤i、v答試驗(yàn).在進(jìn)i出加入6函數(shù)， 水蹤物在出u處響hv為：t/s1020304050607080c(t)03554210解:己知該反應(yīng)作令混釜中進(jìn)行時(shí)，在m樣t下， = 0.82,求本反應(yīng)器所能獲得的t/s1020304050607080c

11、(t)03554210e(d00.0150.0250.0250.020.010.0050te(t)00.3075110.60.3500622.540503624.50xa(t)0. 68620. 90150.96910 99030.99690.99900.99970 9999xxe(t)00.01350.02420.02480.01990.010.0050co = y0+4x(3 +5 + 2)+2x(5+ 4+ 1) + 0= 200t = y|0 + 4x (0.3 十 1 + 0.6) + 2x (0.75 +1 + 0.35) + 0 = 39.3 s，10 ，ct； = 0 + 4

12、x (6 + 40 + 36) + 2 x (22.5 + 50 + 24.5) + 0】-39.3- = 195.5195.53932|!1 cstr的沒i|斤程= 0.127_ hrwoii59s|用小叫反應(yīng)時(shí)叫代入上式計(jì)兌矜化率，并填入表格。= y0 + 4x （0.0135 + 0.0248 + 0.01） + 2x （0.0242 + 0.0199 + 0.005） + 0 = 0.9714-6 一個(gè)封閉矜器，己知流動(dòng)時(shí)測neululu 若川串聯(lián)的全浞流反似器能表達(dá)此系統(tǒng). 則中聯(lián)釜應(yīng)為多少？心併2（條戶）解:=2 x 0.2 - 2 x 0.22 x （1 -史一5） = 0320

13、5n =y =-=3.12 « 3a； 0.32054-10脈沖小蹤測得反j、v器內(nèi)伶衍時(shí)問分布數(shù)據(jù)如題4-9。進(jìn)有液液均相反應(yīng)a+b-產(chǎn)物.己知=若此反應(yīng)在f推流反敁器中進(jìn)行.可得轉(zhuǎn)化申為99%.求（1）用擴(kuò)敗稅咿吋，轉(zhuǎn)化韋為多少？ （2）假定多級全浞流投用， 求釜的數(shù)h及所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。解：（1）4-9己接得=0.127.反應(yīng)器為閉式容器，則由。卜份2 3（1-，'）=。127 試差法解得14.7。由pfr中二級反應(yīng)的s計(jì)方程r = -一么）=_ = _099_ = 99 l-xa 1-0.99由 irc = 99 , pe/2=7.35,查閣 4-17，1- = 00

14、18 所以，擴(kuò)敗模咐計(jì)算的轉(zhuǎn)化牛.么=1-0.018 = 0.982多級全混流模型的參數(shù)，+丄-7.，、，由 ar=99，n=8 rtiyfu，1-4 = 0 017所以，多級全浞流投型計(jì)w的轉(zhuǎn)化率h = 1-0.017 = 0.983第五章 催化劑與催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)5-2a + b oco*3)b + o 2 <a o i+b o 2b ob + o 4co 2+ o i(4)ao+bc+ oc。c+ o=2.8x10 cuist sfpp 350xl04xl.06cin2/s= 9700a(77 j/)12 = 9700 x 2.8x 10_7 x (773 +120)1'2

15、= 6.89xlod = l dml dk = 1/0.155 + 1/0.00689° °°66 1 ； s0.52x0.0066心十=3第六章固定床反應(yīng)器6-13x10 "x4.63xl.5。上 25000_“63m/s p 1.5x3600 y = = 2103 > 1000/(i - b)1.8 x 10_5 x (1 - 0.45) 知=1.75=i.75xxujh.5x4.63:=4-53xio； pa62hry = 0.2271=0.227 x2x(1-0.42)1i-i 黑=69-2w/m2 査閣6-15得我=0.17為=0.06

16、妗】，=006+(017 - _x=0128左=0.42x 1 +所以又69.2x0.005 a 0.0546+1-0.42 0.128 0.0546= 2.668+4.34 = 7.011221 = 0.05 舍閣 644 得(a/3) = 0.11 dt 0.1= 0.005x2xl.5=ii45f /x 13.1x10'5則=+= 7.01 + 0.11x114.5x0.7 = 15.83=15.83x0.0546 = 0 886 w/m - k4 = 10.6 舎閣 6-15 得 = 0.105 a1-0.70.1050.0546io.7xf2+) +av 0.0546 )=

17、5.838 + 3.175 = 9.013久=28.3x0.0546+0.005 = 308.8 w/m2 - k) 由式6-334(/2)308.8x0.1_=17.4 人 2x0.886汽陽 6-16 得 a = 5.2，<d(句=0.2741#z4x(/)(z/)(zja)4x005x10x15,830.7x114.5=0395 >0.2/%=閲蜘0.886(5.2 + 0.27/0395) = 52.1 w/m2. k100第七賁流化床反應(yīng)器解： d = -t-tt_zz-ttzz-zzzt-tz=18.45 x 10 =1.845x10 mr x 5.8527.0527 9530 076.493.84y + d 4031.52516105假s <201650/i (1.845 xl0 j)(1300-1.453)x9 81 =儀以 xl0-、心165