发布时间 : 星期二 文章反应工程习题答案更新完毕开始阅读560fd3c10c22590102029d17
解：1） A + B → C
?rA??dCA?kCACD?kCA0(1?xA)CDdt ??CA0xACA0xAxA???rAkCA0(1?xA)CDk(1?xA)CD 对于全混流反应器 ∵
0.4???87.4(ks)?24.28(h)?31.15?10?(1?0.4)?6.63∴
Vv0 v0?0.5m3/h ∵
3∴V??v0?24.28?0.5?12.14m
?? 2）在分批式反应器内的反应时间为
t?C0.4dxAA0?xAdxA0?r?1AkCD?01?x?67(ks)A
??t67??87.4?0.766
48. 在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，?rA?kCAkmol/m3·hCA0?2.3 kmol/m3，MR?60，CR0??0，若转化率xA?0.7，装置的生产能力为50000 所需反应器的有效容积和它的容积效率
？（用于非生产性操作时间t0
=0.75 h）
解：（1）进料速度v0
?CR?2CA0xA
?v500000CR?2CA0v0xA?24?MR
以CA0?2.3,xA?0.7,MR?60
v0?50000/(24?60?2?2.3?0.7)?10.78m3/h（2）反应器有效容积V
???VCA0xxAv?A?0kCAk(1?xA) ?V?v0xA?27.34m3k(1?xA)
t?CxAdxAA0(3)
?0kC?1Ak?xAdxA1101?x?lnAk1?xA k?9.52?109exp????7448.4?273?50???0.92
t?10.92ln11?0.7?1.31(h)
??t1.13??2.54?0.516
49. 现有一有效容积为0.75m3
的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m2
的冷却盘管。k?1.0788?109exp?一级不可逆的液相反应，其速率常数???5525.9?T??(h?1)，反应热
原料液中A的浓度CA0?0.2mol/l，但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l要求原料液的进料流率为v0?3m3/h，反应器出口的反应液中CA?0.04mol/l所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度解：1)计算反应温度T
CAC?1A01?k?
×109exp[-7448.4/T] h-1，
kg产物R/天。求50℃等温操作
欲利用改反应器来进行A→R的
(??Hr)?20921J/molA，CP?2.929（J/g·℃）。
U=209.2（KJ/m2
·h·℃）。
T0。
，k=9.52
；定压比热。总传热系数
0.220.75?1)()?18?0.043
5525.9k?1.0788?109exp[?]T根据
T?308.6K V(?rA)(??Hr)?UA(T?Tm)T0?T?]v0?cP2）
k??(18?0.04?0.75?20921?209.2?5?(308.6?298.16)(CA0?1)CAT0?308.6?3?1050?2.929(CH3CO)2 (A) + H2O(B)2CH3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度1800 cm3
，求使乙酸酐的总转化率为CA0，离开第一釜为CA1，依次为CA2、CA3。
?CA0?CA11?∵
(?rA)1 (?rA)1?kCA1 ??CA0?CA1C111∴
kC?A1??xA1?1?A1CA01?k?11?k?1
CA2?1对第二釜CA11?k?2
对于等体积釜串联
?1??2??
CA2
C?1?xA2?1?1A0(1?k?)2(1?k?)2
x1A3?1?同理 (1?k?)3 ∴τ=2.3（min）
vV18000???2.3?782.6(cm3/min)
串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，
N为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。x1A,N?1? (1?k?Ni)
N(个) 1 2 3
V（m3） 97.8 47.0 37.6 若采用分批式
1t?kln11???11A0.92ln1?0.9?2.503h tV??BV,其中?为N?1时
??97.810?9.78h ?V2.503B?9.78?97.8?25.03m3应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的 k=0.92h-1
，原料液的进料速度v0=10m3/h，要求最终转化率 ?297.4K
25℃，k=0.1556 min-1，采用三个等体积
60%时，进料速度v0。
k?0.92(h?1),?0?10m3h,xA
xA?0.9，试求V1、V2和总容积V。
0.9,50. 的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为解：初始浓度为
?试51. 计算解：利用52.速率常数解：对于一级不可逆反应应有
?(1)?rA1???xA1?xA11)?rA,i???11???2?kCA0(1?xA1)?kCA0(1?xA1)
?11??????rA,i?1?rA,i?? ??(代入
?xA,ixA,i1?xA,i?111?2xA1?xA0得 kCA0(1?xA1)整理得 xA1∵xA22??11????kCA0(1?xA2)kCA0(1?xA1)?
?2xA1?xA2?0 ?0.9， ∴xA1?0.6838
xA10.6838??2.35(h)k(1?xA1)0.92(1?0.6838)
?1?∴
V1?v0?1?23.5(m3) x?xA10.9?0.6838?2?A2??2.35(h)k(1?xA2)0.92(1?0.9) V2?v0?2?23.5(m3)
3V?V?V?47(m) 12总容积
53. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下
k?0.92(m3kmol?1h?1),CA0?2.30kmolm3,v0?10m3h,要求出口
xA=0.9，计算该操作最优容积比
(V1V2)和总容积V。
?(?解：
1)rA1?12?[]?2?xA1?xA1kCA02(1?xA1)2kCA0(1?xA1)3
?(? 代入
1)rA,1?xA,122?111[??]xA,1?xA,0rA,2?rA,1 ?2kCA0(1?xA,1)33111[?]xA,1kCA02(1?xA,1)2kCA02(1?xA,1)2
xA1?3xA1?3.01xA1?0.99?0xA1?0.741
xA1?xA00.741?1???5.22h22kC(1?x)1.92?2.3?(1?0.741)A0A1 ? xA2?xA10.9?0.741?2???7.51h22kCA0(1?xA2)0.92?2.3?(1?0.9)
?5.22V1V2?1??0.695?27.51 V?V1?V2???v0
总容积
3V?10?(7.51?5.22)?127.3m ?
54. 应用管径为D=12.6cm的管式反应器来进行一级不可逆的气体A的热分解反应，其计量方程为A=R+S；速率方程为
?rA?kCA；而k=7.8×109exp[-19220/T](s-1),原料为纯气体A,反应压力P=5atm下恒压反应,T=5000C。
xA?0.9,FA0=1.55kmol/h,求所需反应器的管长L,停留时间t，空时τ（理想气体）。
解：反应气体的进料体积流速为：
v0?FA0RT1.55?0.082?773??19.66(m3/h)P5
反应流体在管内的体积流速为：
FRT?F0(1??AyA0xA)RT/PP
1RT2?1??A??1y?1.0，F?FA0（纯气体）P 1此处：0；A0，CA0∴v?FA0(1?xA)/CA0 v?FAFA0(1?xA)CA0(1?xA)CA0??vF(1?x)(1?xA) A0A而
CA???Vv?10k?xA(1?xA)dxA0(1?xA) ??1[2ln1?xA]?29.88(s)?0.0083(∴k1?xh)A
L?4V4v0?4?5. ?D2??D2?46?103?29.883.14?(0.126)2?13.0(m) t?1k?xAdxA01?x?1ln1?18.57(s)Ak1?xA
液相原料中反应物
A
进入平推流反应器中进C?2l,?r2A0?1mol,lVA?0.05CAmol?ls。
1）当出口浓度
CA?0.5moll时的进料流v0。
2)当进料流量
v0?0.5lmin时出口浓度CAf。
V1）F?VxAdxAA0Cv?A00?0?rA
??CxAdxA0?r?A?CA0dCAC?1(1?1A0?)?20sA0.05C2A0.05CACA0
??1(1?1)V2?602）0.05C???240sACA0v00.5
1C?12?1C?12?1?13AA0C1A?13?0.077moll
自催化反应A + R → 2R，其速率方程为：?rA?kCACR，在70℃下等温地进行此反应，CA0?0.99 kmol/m3
；CR0?0.01 kmol/m3
；
v0?10 m3/h；要求反应的转化率1）在全混流反应器中反应所需的容积；
2）在平推流反应器中反应所需的容积。
a?CR0 令
C?0.01?0.0101A00.99
CA?CA0(1?xA)
CR?CR0?CA0xA?CA0(a?xA)
∴
?rA?kC2A0(1?xA)(a?xA) 1）全混流反应器所需的容积
V?v0xAkC?x?10?0.99?661(m3)A0(1A)(a?xA)1.512?0.99(1?0.99)(0.0101?0.99)2）平推流反应器所需的容积 2A?R在此温度下xA55.行
的反应，已知
求：解：356. k=1.512 m/kmol·h；
其它数据如下：试求：?0.99。
解：