合工大反应工程期末考试计算题部分
（0）今有变摩尔气相反应A ＋B →C ，求膨胀因子δA 。另，假如进行等压反应，初始物料中A 与B 的摩尔比为1：2，试计算，当A 物质的转化率达到60％时，反应体系的体积变为初始体积的多少倍？ 解：δA ＝1－（1＋1）＝－1 由公式00(1)A A A V V y x δ=+可知：
00111(1)0.6=0.812
A A A V y x V δ=+=+?-?+ 即，变为初始体积的0.8倍。
（1）某反应 2A=B+C ，测得的实验结果如下：
时间
/min 9.82 59.60 93.18 142.9 294.8 589.4
1000
2000 B 生成量 4.2
23.64
34.8
49.08
80.64
106.68 120
120
求该反应的反应级数及速率常数。
解：将数据加以处理如下表，从而可作0()A A ln C /C ~t 图，如下图。 图中得到一条直线，可见，该反应为1级不可逆。 时间/min
9.82 59.60 93.18 142.9 294.8 589.4 0()A A C /C /％ 96.5
80.3
71.0
59.1
32.8
11.1
0()A A ln C /C
-0.0356 -0.2194 -0.3425 -0.5259 -1.1147 -2.1982
从图中可以求得其斜率为：230
612
.- 于是，0230
=612
A A C .ln
t C -? 可见：31230
=
37610()612
.k .min --=?
（2）在某反应器中进行等温恒容一级不可逆反应，脉冲实验数据如下：
1，用表格的形式给出E(t) 及F(t)；
2，求停留时间介于10min ～15min 之间的物料所占的分率； 3，试求平均停留时间t 、空时、空速、及方差2σt 、2θσ。
4，假设在同样的空时下，用全混流反应器，转化率可达0.8，试用多级模型计算该反应器能达到的转化率。 解：1
1
()
()()?￥
=
?
i i i i C t E t C t t ＝()()(03554210)5100
i i C t C t =+++++++?（min -1） 1
1
1
()
()()20
()
i i
t t i
i i C t C t F t C t ￥
==邋?
数据计算结果如下：
2、0.65-0.4＝0.25
3、平均停留时间：
()15(min)()
tC t t C t =
=?
?
方差及无因次方差分别为：
2
222
()47.5(min )()
t
t C t t C t σ=
-=?? 2
2
2
0.211t t
θσσ=
=
空时＝15分钟，空速＝0.067分-1，或0.0011秒-1 4，模型参数：21
4.76m θσ==
对于全混流反应器：
111A x k τ-=
+ ，即：110.8115k -=+，故4
15
k =＝0.267；或4k =τ
转化率 ： 4.7611
110.945
415(1)(1)
15 4.76
A m
x k τ=-=-=++?
（3）某气固相非催化反应，固体呈活塞流。颗粒组成（按体积）：半径为50微米的颗粒占40％，100微米的颗粒占30％，200微米的颗粒占30％。已知三种粒度完全反应时间分别为5分钟、10分钟、20分钟。
试应用缩芯模型()()()2/3
1/3
1231312111f B f B B f B t t x t x x t x ????=+--+-+--?
???
：
1，判断此反应的控制步骤（讲出理由）。
2，分别计算反应时间为8分钟、10分钟、20分钟时固体的转化率。 3，如果要求固体物料转化率达到98％，计算所需要的反应时间。 解： 1，
由题给数据，发现如下规律：
5分钟：10分钟：20分钟＝50微米：100微米： 200微米 即： 123123::::f f f S S S t t t R R R = 可见属于动力学控制。
2， 这时，缩芯模型公式简化为：()1/3
311f B t t x ??=--??，即：33
1(1)B f t x t -=- 8分钟后，3388
10.3(1)0.3(1)1020B x -=?-+?-，0.9328B x = 10分钟后，3
1010.3(1)20
B x -=?-
，0.9625B x = 20分钟后，10B x -=， 1.0B x = 3，
由2的结果知，要求固体转化率达到98％，需要的时间必然大于10
分钟，这时，就只剩下最大的颗粒了。
310.400.300.3(1)20
B t x -=?+?+?-
1/310.9820111.890.3t ??
-??=?-=?? ??????
?
或，设最大颗粒的转化率为x B ，则有：
10.400.300.3(1)10.98B B x x -=?+?+-=-，解得0.9333B x =
()()1/31/3
31120110.933311.89f B t t x ????=--=?--=????
（4）一级不可逆液相反应A→P ，活化能83140 J/mol ，反应温度 150℃。在体积为V p 的等温平推流反应器中可达转化率 x A = 0.6。
1，若将反应改在150℃的间歇反应器中中进行。为使转化率能达到x A = 0.6，若k ＝0.916 h -1，求间歇反应器所需的反应时间。
2，若将反应改在150℃的全混流反应器（体积为V m ）中，为使转化率能达到x A = 0.6，求V m /V p 体积之比
3，为使V m /V p =1，该全混流反应器的温度应作如何变化？ 4，采用等体积的平推流与全混流串联（总体积为V p ）操作，则转化率可达多少？ 解：解：令0
R
V V τ=
由题意，知：1k A x e τ
--=
即：(1)(10.6)0.9163A k ln x ln τ=--=--= 1， 0.9163
1.00()t h k
=
= 2，
由1
10.61A x k τ
=-
=+，知 1.5k τ=， 1.5 1.640.9163
m p V V == 3， 在另一温度t 下，必须满足：'' 1.5k τ=
t 温度下全混流体积与活塞流相等，故知：10.9163
k =
τ，
以上两式相除得：1283140
()
0.91638.314(150273.15)83140 1.5()
8.314(273.15)
exp k k exp t -
+==-+ 解得：159t =℃
4， 这时反应器体积为原体积的一半，故：0.9163/20.458k ==τ 由：1011k A Af
A C e C C k k τττ
-==++ 得：0.458
10.434110.458
k A e e x k ττ---=
==++ 故：0.566A x =
（5）在常压下，在氧化铬/氧化铝催化剂上，丁烷脱氢反应为一级不可逆反应。 反应在装有直径为0.4cm 的球形催化剂的固定床反应器中等温进行，催化剂的比表面积为100m 2/g ，颗粒密度p ρ为1.2g/cm 3，有效扩散系数为20.0025/cm s ，床层空隙率ε为0.5， 530℃时反应速率常数k S 为0.30cm 3/(m 2·s )。 1，求1cm 3体积床层所包含的催化剂内表面积S i 2，计算内扩散有效因子
3，假设外扩散阻力可忽略不计，给出以单位床层体积为基准的宏观动力学方程式。
1，(1)(10.5) 1.210060i p g S S =-=-??=ερ（m 2//cm 3） 2
，8S ==
=φ
1
111ζ[
]0.125tanh 33s s s s
=
-≈=φφφφ（＝0.120）
3，外扩散阻力忽略不计，As Ag C C ≈
g ()= ζ 0.30600.125 2.25( 2.16)A s i Ag Ag Ag Ag r k S C C C C ?=??==
（6）在绝热固定床催化反应器中进行某氧化反应，入口温度为度420 ℃，入口气体A 浓度为7％（mol ％）。出口气体的温度为590℃，出口气体A 的浓度成为2.1％（mol ％），在床层内三点Ａ、Ｂ、Ｃ进行测定。 1.测得Ａ点温度为620℃，你认为是否正确？为什么？ 2.测得Ｂ点转化率位80％，你认为是否正确？为什么？
3.测得Ｃ点转化率位50％，经再三检验结果正确无误，估算Ｃ点温度 ？
解：1.由于反应器为绝热操作，反应放热，反应器内温度不可能大于出口温度，因此测量有误。
2 （7－2.1）/ 7＝0.7 , 80％不正确。
3. 由绝热温升0A T T x =+Λ，知59042007.=+Λ?，得240Λ= 故所求的C 点温度：042024005A T T x .=+Λ=+?＝540.2℃
反应工程期末考试试题
化学反应过程 简答填空名词解释 1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物的后处理三个 组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合和停留时间 不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程；3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。 3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：○1均相反应，包括气相均相 反应和液相均相反应；○2非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。 2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。 3.按反应器型式来分类分为： 管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。 5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。 6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。 7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。 8.反应器开发的三个任务：○1根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；○2结合动力 学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操作条件；○3根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 9.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式。 10.停留时间分布：在反应器中，由于流动状况不同，物料微元体在反应器中的停留时间可能是 各不相同的，存在一个分布，称为停留时间分布 11.平均停留时间：各流体微元从反应器入口到出口所经历的平均时间称为平均停留时间。 12.充分混合：指反应器内的物料在机械搅拌的作用下参数各处均一。 13.间歇反应器特性：○1由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中各未知的物料温度、浓度都 相同；○2由于一次加料，一次出料，反应过程中没有加料、出料，所有物理在反应器中停留时间相同，无返混现象；○3出料组成与反应器内物理的最终组成相同；○4为间歇操作，有辅助生产时间。 14.平推流反应器：指通过反应器的物料沿着同意方向以相同速度向前流动，像活塞一样在反应 器中向前平推。 15.理想置换反应器的特性：○1物料无返混，所有物料通过反应器时间相同。○2在垂直于流动方 向上的同一截面，不同径向未知的流体特性是一致的。○3在定常态下操作，反应器内的状态只随轴向位置改变，不随时间改变。 16.全混流反应器特性：○1物料在反应器内充分返混；○2反应器内各处物料参数均一；○3反应器 的出口组成与内物料组成相同；○4反应过程中连续进料与出料，是一定常态过程。 17.循环反应器的基本假设：反应器内为理想活塞流动；管线内不发生化学反应;整个体系处于 定常态操作。 18.PFR和CSTR的选择：转化率低的自催化反应，CSTR优于PFR；转化率高的PFR较适宜。 19.可逆反应速率总是随转化率升高而降低。可逆吸热反应速率总是随温度升高而加快，而可逆 放热反应按最佳温度曲线操作时速率最大。 20.平行反应：反应物能同时进行两个或两个以上的反应。称之为平行反映 21.连串反应：指反应产物能进一步反应成其他副产物的过程。 22.连串反应中，为了提高目的产物的收率，应尽可能使k1/k2比值增加，使c A度增加，c P浓度
化学反应工程试题集及复习题
化学反应工程考试总结 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质 量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。 2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升 高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输 入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。 4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的 两种最主要的方法为积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴 向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳 定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无 因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol hr )，该反应为 2 级 反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产 物是中间产物的串联反应。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 定。 12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化 50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应 器时主要考虑反应器的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率； 15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一， 并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P
反应工程题库
绪论． 1、化学反应工程是一门研究（）的科学。（化学反应的工程问题） 2.（）和（）一起，构成了化学反应工程的核心。〔三传；反应动力学〕 3.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称( )。（数学模型） 4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：（）和（）。 5.化学反应和反应器的分类方法很多，按操作方法分为（）操作、（）操作和（）操作。 6.化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（）、（）和（）。 选择1. ( ) “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指。 A 化学反应 B 反应工程 C 反应热力学 D 反应动力学, 2. ( ) “三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是。A 能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递 3. （）按反应器的型式来分类，高径比大于30的为 A.管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器 三、判断 1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。（） 2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。（）
四、简答 1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？ 第一章 均相单一反应动力学和理想反应器 1.均相反应是指（ ）。 2.如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分A 的选取原则是（ ）。 3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ，否则称为( ) . 4. 化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数P K 则 C K ＝( )P K . 5. 活化能的大小直接反映了( )对温度的敏感程度. 6.化学反应动力学方程有多种形式。对于均相反应，方程多数可以写成（ ）或（ ）。 7.对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合（ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。 8.物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。 9.按返混情况的不同，理想流动反应器可分为（ ）、（ ）、（ ）。 10.在设计和分析反应器时，经常涉及（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个量。其中定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值为（ ）。 二、选择 1.其定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值的量为（ ） A 反应时间t r B 停留时间t C 空间时间τD 空间速度S V 2. 下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间（ ）
反应工程期末考试试题
反应工程期末考试试题集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
化学反应过程 简答填空名词解释 1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物 的后处理三个组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合 和停留时间不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程； 3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。 3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：○1均相反应， 包括气相均相反应和液相均相反应；○2非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。3.按反应器型式来分类分为：管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。 5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。 6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。 7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。 8.反应器开发的三个任务：○1根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型 式；○2结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操作条件；○3根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 9.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热 量衡算方程式。
《化学反应工程》期末考试试题及答案..
一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明(A ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应 (2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2
合工大反应工程期末考试计算题部分
（0）今有变摩尔气相反应A ＋B →C ，求膨胀因子δA 。另，假如进行等压反应，初始物料中A 与B 的摩尔比为1：2，试计算，当A 物质的转化率达到60％时，反应体系的体积变为初始体积的多少倍？ 解：δA ＝1－（1＋1）＝－1 由公式00(1)A A A V V y x δ=+可知： 00111(1)0.6=0.812 A A A V y x V δ=+=+?-?+ 即，变为初始体积的0.8倍。
（1）某反应 2A=B+C ，测得的实验结果如下： 时间 /min 9.82 59.60 93.18 142.9 294.8 589.4 1000 2000 B 生成量 4.2 23.64 34.8 49.08 80.64 106.68 120 120 求该反应的反应级数及速率常数。 解：将数据加以处理如下表，从而可作0()A A ln C /C ~t 图，如下图。 图中得到一条直线，可见，该反应为1级不可逆。 时间/min 9.82 59.60 93.18 142.9 294.8 589.4 0()A A C /C /％ 96.5 80.3 71.0 59.1 32.8 11.1 0()A A ln C /C -0.0356 -0.2194 -0.3425 -0.5259 -1.1147 -2.1982 从图中可以求得其斜率为：230 612 .- 于是，0230 =612 A A C .ln t C -? 可见：31230 = 37610()612 .k .min --=?
（2）在某反应器中进行等温恒容一级不可逆反应，脉冲实验数据如下： 1，用表格的形式给出E(t) 及F(t)； 2，求停留时间介于10min ～15min 之间的物料所占的分率； 3，试求平均停留时间t 、空时、空速、及方差2σt 、2θσ。 4，假设在同样的空时下，用全混流反应器，转化率可达0.8，试用多级模型计算该反应器能达到的转化率。 解：1 1 () ()()?￥ = ? i i i i C t E t C t t ＝()()(03554210)5100 i i C t C t =+++++++?（min -1） 1 1 1 () ()()20 () i i t t i i i C t C t F t C t ￥ ==邋? 数据计算结果如下： 2、0.65-0.4＝0.25 3、平均停留时间： ()15(min)() tC t t C t = =? ? 方差及无因次方差分别为： 2 222 ()47.5(min )() t t C t t C t σ= -=?? 2 2 2 0.211t t θσσ= =
化学反应工程期末考试试题及答案(整理)
4?从反应器停留时间分布测定中 ，求得无因次方差「二 _ 0.98 ，反应器可视为 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011 — 2012学年第一学 期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1.反应器中等温进行着 A T P （1）和A T R （2）两个反应，当降低 A 的浓度后，发现反 应生成P 的量显著降低，而 R 的生成量略降低，表明 （） A .反应（1）对A 的反应级数大于反应 （2） B .反应（1）对A 的反应级数小于反应 C .反应（1）的活化能小于反应 （2） D .反应（1）的反应速率常数大于反应 2 一为（） 2?四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A （1） > A ⑶ > D . 0 P —-(2)， Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大， A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为（ A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为（ ,P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 ---------------------------------------------------------精品 文档--------------------------------------------------------------------- 71.应用脉冲示踪法测定一容积为12 l 的反应装置，进入此反应器的流体流速0v =0.8（l/min ），在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A ，并同时测其出口物料中A 的浓度C A 随时间的变化，实测数据如下： t （min ） 0 5 10 15 20 25 30 35 C A （g/l ） 3 5 5 4 2 1 试根据实验数据确定E （t ）曲线的方差2t σ和2 θσ。 解：首先对实验数据进行一致性检验，此时应满足： 100 8.080000====?∞C v M dt C A 100 )]0253(4)145(20[35 =+++++++=? ∞ dt C A ∴实验数据的一致性检验是满足的。 ∵ 2 22)(t dt t E t t -=?∞ σ 其中 (min)158.0120=== v V t 由数据计算得如下表： t （min ） 0 5 10 15 20 25 30 35 E （t ）=C A /C 0 0 0.03 0.05 0.05 0.04 0.02 0.01 0 t 2 E （t ） 0.75 5 11.25 16 12.5 9 263 )]05.1225.1175.0(4)9165(20[35 )(0 2=+++++++=? ∞ dt t E t ∴38)15(2632 2=-=t σ 169.01538 2 22 2 == = t t σσθ 72.有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数： 0v =0.8 m 3/min ；m=80kg ；∴0C =80/0.8=100 t(分) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 C A （kg/m 3 ） 0 6.5 12.5 12.5 10 5.0 2.5 1.0 试根据表列数据确定该装置的有效容积V 、平均停留时间t 、方差2 t σ和2 θσ。 解：首先对实验数据进行一致性检验： 10000 ===?∞C v M dt C A 例1.1 在350℃等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压 p 与反应时间 t 的关系如下： t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为 26min 时的反应速率。 解：以 A 和 R 分别代表丁二烯及其二聚物，则该二聚反应可写成： 2A → R 反应体系中各组分的浓度关系如下： 由理想气体定律得： （Ａ） p0 为 t = 0 时物系的总压， 整理上式为： （Ｂ） 将（B ）式代入速率式中，得：） (c) 理想气体： 将 CA0 代入 (C) 式，为： D 解析法：对p-t 关系进行回归分析，得： 图解法：以 p 对 t 作图，如图所示。 于t ＝26 min 处作曲线的切线，切线的斜率为 dp/dt ，该值等于‐0.32 kPa/min 。 将有关数据代入 (D) 式，即得到丁二烯转化量表示的反应速率值。 若以生成二聚物表示反应速率，则：1, 2 例1.2 等温进行醋酸(A)和丁醇(B)的酯化反应 0000 0()/2()/2 A A A A A A A t t t C C C C C C C ==-+原 料产 物总浓度0 0()/2 A A A C p C C p = +0021A A p C C p ?? =- ? ?? 002A A A C dC dp r dt p dt -=- =-?00/A C p RT =2A A dC dp r dt RT dt -=- =-?22.90exp 43.64 30.45t p ??=-+ ???22.90exp 30.4530.45dp t dt ? ?=-- ??? 26min , 0.32/min dp t kPa dt ==-4322(0.32)8.314(350273.15) 1.2410/(min)A dp r RT dt kmol m --=-?=-?-?+=??53 6.210/(min)2 A R r r kmol m --===??3493492CH COOH C H OH CH COOC H H O +?+ 《化学反应工程》试题 XXX大学化学反应工程试题B（开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题：（每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应生成P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明(A ) A．反应(1)对A的反应级数大于反应(2) B．反应(1) 对A的反应级数小于反应(2) C．反应(1)的活化能小于反应(2) D．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值为( B ) A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0 3．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2 《化工设备设计基础》综合复习资料化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。 2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的算时则简化为梁。或。直径为 D 的圆形截梁；而直立的塔设备进行校核计 3. 矩形截面（长=b、宽=h）对 Z 轴的惯性矩公式为面对其对称轴的惯性矩为。 4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其对其应力。 应力，而进行直立设备校核计算时主要是针 5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为和。 6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。 7. 对与封头相连的外压容器筒体而言，其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头 ____的凸面高度。 二、判断题 1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。（2）横截面为圆的轴对称柱壳。（3）横截面为椭圆的柱壳。（4）横截面为半圆的柱壳。（5）横截面为圆的锥形壳。 2．在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。 3．薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径 R1=R2，则该点的两向应力相等。 4．因为内压薄壁容器圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容 器，壁内的应力总小于壁厚小的容器。 5．按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力， 薄膜应力沿壁厚均匀分布的。 三、简答题 1. 写出下类钢材牌号的含义 09MnNiDR 和 1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。 2. 二力平衡条 件是什么？什么叫二力杆？ 3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些因素有关？ 4. 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？用什么参数界定的？ 5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响？为什么公称压力 PN 为 1.0MPa 的法兰，其最大允许操作压力比有时 1.0MPa 高而有时又比 1.0MPa 低？ 6．设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？ 7. 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？ 8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa 材料制造的容器为几类容器？依据是什么？ 9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力 PT 。塔的设计压力为 P，水重度γ，塔高H。 10. 有一管线法兰，已知设计压力为 0.2MPa，设计温度为 300℃，试问在此管线上能 否使用公称压力为 0.25MPa 的碳钢平焊法兰？为什么？ 11. 焊缝系数与哪些因素有关？若一容器为双面对接焊缝，局部无损探伤，焊缝系数为多少？ 12. 封头有哪几种形式？各适用于什么场所？ 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料， 则膨胀因子CO δ=__A_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为 ____B__。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用____A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 7 、一级不可逆液相反应 A 2R ，3 0/30.2m kmol C A =， 出口转化率 7.0=A x ，每批操作时间 h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ， s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时 = opt τ_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。 化学反应工程习题 第一部分：均相反应器基本理论 1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N 2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。 2、已知某化学计量式为 S R B A 2 121+=+的反应，其反应速率表达式为B A A C C r 5 .02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？ 3、某气相反应在400 o K 时的反应速率方程式为2 21061.3A A P d dP -?=- τ h kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为2 1A A A kC d dn V r =?-=τ h l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？ 4、在973 o K 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。反应开始时，系统中含丁烷为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）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。 5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？ （1）对A 为一级、B 为零级反应； （2）对A 、B 皆为一级反应； （3）对A 、B 皆为零级反应。 6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S 已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。反应混合物体积的变化忽略不计。反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。 7、一级可逆反应A = R 在等温下进行。已知C A0 = 500mol/m 3，C R0 = 0。若该反应在一间歇反应器中进行，且在反应温度下667.0=Ae x 。经480 s 后测得333.0=A x 。（1）试确定此反应的动力学方程；（2）计算A x 分别达到0.6和0.65所需的反应时间；（3）比较计算结果，你有什么体会？ 第一章 绪论 1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。（化学反应的工程问题） 2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。（化学反应、工程问题） 3. _______是化学反应工程的基础。（ 三传一反） 4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式） 5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。（传质、传热、动量传递） 6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_______。（数学模型） 7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。（累积量=输入量-输出量） 8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。（D ） A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。（A ） A. 能量传递 B. 质量传递 C. 热量传递 D. 动量传递 第二章 均相反应动力学 1. aA + bB pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。（ a p ） 2.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。（ 00K K K K n n n -= χ） 3. 化学反应速率式为β αB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。（) ()(βα+RT ） 4. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 5. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。（初始速率法） 6. 平行反应A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度） 7. 如果平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应 _______。(提高温度) 8. 一级连串反应A S K 1 K 2 P 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应 ______12/k k 。（降低） 9.化学反应O H CH H CO 2423+?+，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A ） A. CO B. 2H C. 4CH D. O H 2 10.对于一非恒容均相化学反应αA A αB B ，反应组分A 的化学反应速率 =-A r _______。（A ） A. Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r B A -=- C. dt dC r A A -=- D. dt dC r B A -=- 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明(A ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应 (2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数 P K ，则C K =_______P K 。 3. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。 4.对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化 速度mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优 空时 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。化学反应工程计算题
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