2013年冶金反应工程复习题

《冶金反应工程》

复习题

一、名词解释

1、冶金学:研究人类从自然资料中提取有用金属和制造材料的学科

2、冶金反应工程学:研究并解析冶金反应器和系统及其内在过程的新兴工程学科。

3、化学动力学方法:研究冶金过程的速度和机理，以分析影响冶金反应进行的因素和探索

提高反应速度的途径。

4、宏观动力学用数学公式将各传递过程速度的操作条件与反应进行速度联系起来，从而

确定一个综合反应速度来描述过程的进行，不考虑化学反应本身的微观机理。

5、过程系统：为完成物质的某种物理（化学）变化而设置的具有不同变换机能的各个部分所构成的整体成为过程系统。各部分成为分系统，分析系统又由更小的亚分系统组成。

6、解析方法：运用流动、混合及分布函数的概念，在一定合理简化条件下，通过动量、热量和物料的衡算来建立反应器操作过程数学模型，然后求解，寻求最佳操作参数。

7、数学模型用数学公式来描述各类参数之间的关系，即对所研究的对象过程进行定量描述。

8、间歇操作:一次将反应原料按配比加入反应器，等反应达到要求后，将物料一次卸出。

9、反应器理论:就是研讨反应器内流动和混合对化学反应转化过程之影响的共同性规律

10、空混:流体在反应器内流动，不论其因何种原因而产生的流体粒子在反应器内相对位置发生变化而造成的物料微元之间的混合，称为空间混合，简称空混。

11、停留时间:t=V/qv V为反应器体积；qv为反应器内物流的体积流量。在连续反应器中，常用物料质点的年龄与寿命说明停留时间的长短。

12、间歇反应器及特点：(BSTR)有搅拌装置；换热夹套或内置盘管；釜。

特点：

反应结果仅取决于反应动力学（化学动力学）

①浓度达分子尺度上均匀，排除传质对反应影响；

②各处温度相等，不考虑釜内传热问题；

③所有物料反应时间相同。各参数随时间变化。

13、活塞流反应器及特点:PFR

特点：①物料的各种参数（如浓度、温度等），不随时间变化，只随物料流动方向上的位置变化；

②反应速率随空间位置的变化仅限于轴向。

③物料停留时间相同――无返混。

14、全混流反应器及特点:CSTR

特点:釜内各处温度、浓度等参数相同，并等于出口温度、浓度

二、问答题

1、冶金中的搅拌方式有哪几种，并简要说明。

气体搅拌：气体搅拌广泛应用于火法冶金过程，尤其是金属液的二次精炼。利用氧枪等气体喷射枪进行吹气的同时引起对冶金熔池的一种搅拌的作用。

机械搅拌：通过浸入到液体中的旋转的搅拌器来实现液体的循环流动，混合均匀，价款反应速度提高反应效率。

电磁搅拌：借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动，具体说，对钢水施加一个交变磁场，当磁场以一定速度切割钢液时，会产生感应电势，这个电势可在钢液中产生感应电流，载流钢液与磁场的交互作用产生电磁力，从而驱动钢液运动，达到搅拌钢液的目的。循环搅拌：典型的循环搅拌：RH DH法，又称吸吐搅拌。

2、如何理解冶金反应工程学在冶金生产和科学研究中的作用和任务？

1、以实际冶金反应过程为研究对象，冶金伴随各类传递过程的冶金化学反应的规律。又以解决工程问题为目的，研究实现冶金反应的各类冶金反应器的特征，并把二者有机结合形成一门独特的学科体系。

2、冶金反应工程学，简略地说，就是研究冶金工业中反应规律及其应用于反应器选型设计的方法。它应用于对原有反应器的改进，新型反应器的开发研制以及各种反应器的操作条件与效果之间关系的解析，从而确定最优条件和最优设计

其范畴分为：

（1）对微观和宏观的认识

（2）单元过程或现象的定量分析

（3）反应过程的数学物理模拟

（4）反应和生产速率的预测

（5）反应器的仿真研究和设计

（6）人工智能技术的应用

（7）反应器运行和整体生产过程的控制等等

3、试分析未反应核模型的反应步骤，以反应A(g)+ bB(s)=gG(g)+sS(s)为例。

(1) A(g) 穿过气相边界层到达气-固相界面；

（外传质）

(2) A(g) 穿过多孔的S(s) 层，扩散到反应界面;

（内扩散）

(3) 反应界面上发生：A(g)+ bB(s)=gG(g)+sS(s) ；

（界面反应）(4) G(g) 穿过多孔的S(s)层扩散到达气-固相界面；

（内扩散）

(5)G(g) 穿过气相边界层到达气相本体内。

（外传质）

4、任意写出四个无量纲准则数的表达式及其物理意义。

雷诺数（一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re=ρvd/η，其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。雷诺数表示作用于流体微团的惯性力与粘性力之比。

欧拉数：Eu=ΔP/ρu2其中Eu定义为欧拉数。它反映了流场压力降与其动压头之间的相对关系，体现了在流动过程中动量损失率的相对大小。表示流体的压力与惯性力之比。

毕渥数：Bi=δh/λBi的大小反映了物体在非稳态导热条件下，物体内温度场的分布规律。

马赫数：M＝V/a 马赫数表示在某一介质中物体运动的速度与该介质中的声速之比

柯西准数：表示弹性势能与位能之比

5、N-S方程及各项物理意义。

6、边界层的概念及特点。

边界层，又称附面层是一个流体力学名词，表示流体中紧接着管壁或其他固定表面的部份。具有粘性的流体，流过固体表面时，紧靠固体表面处流速为零。由于流体粘性力的作用，在固体表面附近形成了有速度差的一薄流层，这个薄流层就是附面层。

特点：1与物体的程度相比，附面层的厚度很小2附面层内沿附面层的厚度的速度变化非常急剧，即速度梯度很大3附面层的厚度沿着流体流动的方向逐渐增厚4由于附面层很薄，可以近似认为附面层各截面的压力等于截面外边界的压力5附面层内粘力和惯性力是统一数量级6附面层内流体的流动与管内流动一样，也可以有层流，过渡流和紊流三种状态

7、简述年龄与寿命的区别。

年龄--物料在反应器中已经停留的时间。

寿命——无聊在反应器中总共停留的时间。

区别在于：前者之反应器出口流出流体的年龄分布，而后者是反应器中流体的年龄分布。

8、间歇操作的搅拌釜的优缺点。

特点：物料一次加入，一次放出，全部物料t相同，T，n可以达到均匀一致，反应物料的温度和浓度等操作参数随时间而变，不随空间位置而变。

1优点:装置简单，操作方便，灵活，适应性强，应用广。

2缺点：设备利用率不高，劳动强度大，不易自动控制，产品质量不稳定

9、连续釜式反应器的特点。

1反应器的参数不随时间而变

2不存在时间自变量，也没有空间自变量

3多用于液相反应，恒容操作

4出口处的C,T=反应器内的C,T

10、简单反应选择反应器类型的原则；

1对于零级反应，选用单个连续釜和管式反应器需要的容积相同，而间歇釜有辅助时间和装料系数，需要的容积较大

2反应级数越高，转化率越高，单个连续釜需要的容积越大，可采用管式反应器，如反应热效应很大，为了控制温度方便，可采用间歇釜或多釜串联反应器

3液相反应，反应慢，要求转化率高时，采用间歇反应釜

4气相或液相反应，反应快，采用管式反应器

5液相反应，反应级数低，要求转化率不高，或自催化反应，可采用单个连续操作的搅拌釜

11、简述活塞流反应器的空时与停留时间的关系

如果化学反应体系为恒容反应，则其空时与停留时间相等。

如果化学反应体系为膨胀反应，则其空时小于停留时间。

如果化学反应体系为收缩反应，则其空时大于停留时间。

12、简述把冶金过程变为数学模型的必备知识和步骤

其必备知识为：

a、根据冶金反应过程确定假定条件

b、根据冶金反应过程确定化学反应方程式

c、根据冶金流程选择、确定冶金反应装置（反应器）类型

其步骤为：

a、根据假定条件确定数学模型的边界条件

b、根据冶金反应化学方程式确定热量、质量平衡方程

c、根据冶金反应装置（反应器）的条件确定动力学方程、动量平衡方程

d、应用与反应器相同类型的质量、热量平衡方程表征研究对象的质量、热

量与时间的变化关系

e、用边界条件、反应器几何条件、传输理论和数学方法等求解该过程

化学反应工程试题集

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。 11.某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式不能确定。 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。

反应工程往年试题

《化学反应工程》2005-2006A 一、填空： 1、反应器的设计放大方法主要有（）（）（）。 2、按照操作方式，反应器可分为（）（）（）。 3、理想流动模型包括（）（）。 4、固体催化剂中气体组分的扩散形式主要有（）（）（）（）。 5、描述停留时间分布的两个函数是（）（）。 6、转化率、收率、选择性三者关系为（）。 7、固体催化剂的主要制备方法有（）（）（）（）。 8、气—液反应器按气—液相接触形态可分为（）（）（）。 9、化学吸收增强因子的物理意义是（）。 10、本征动力学与宏观动力学分别是指（）（）。二、等温下在 BR 中进行一级不可逆液相分解反应 A→B+C，在 10 分钟内有 50%的 A 分解，要达到分解率为 80%，问需要多少时间？若反应为二级，则需要多少时间？三、英文题（学其它语种的同学做下面的中文题） An aqueous reactant stream passes through a mixed flow reactor followed by a plug flow reactor. The initial concentration of =1mol/liter. The A is 4mol/liter. Find the concentration at the exit of the plug flow reactor if in the mixed flow reactor c A reaction is firstorder with respect to A, and the volume of the plug flow unit is three times that of the mixed flow unit. 某二级液相反应，在 PFR 中达到 99%转化率需反应时间 10 分钟，如在 CSTR 中进行时，需反应时间为多少？四、有一液相反应 A→P+S，其反应速率-r A=kC A2，k=10m3/Kmol.hr， C A0=0.2Kmol/m3，V0=2m3/hr，比较下列方案，何者转化率最大？（1）PFR，体积为 4m3；（2）PFR→CSTR ，体积各为 2m3；（3）CSTR→PFR，体积各为 2m3；（4）CSTR→CSTR，体积各为 2m3。五、选做题（从下列两题中任选一题） 1、写出外扩散有效因子ζex的一般表达式，并证明：n = -1 时，外扩散有效因子ζex= 2/[1+（1-4Da）1/2]。 2、对下述反应，2A→P, r P=k1C A2；A+B→R，r R=k2C A C B；2B→T, r T=k3CB2 , 试证明要使 R 的选择性最大，在 CSTR 中， A 与 B 浓度之比应为：CA/CB=（k3/k1）1/2。六、简答题 1、气－液相间的传质模型有哪几种？并加以说明。 2、无因次准数 M 的物理意义？如何利用 M 值判断反应类别？ 3、简述固定床与流化床的特点，并各举出两个应用实例。 4、简述气—固相固定床反应器数学模型的分类及选取原则。结合课程设计说明利用一维数学模型进行反应器设计计算的方法。 5、简述在多孔固体催化剂上进行气—固相催化反应的步骤。《化学反应工程》2005-2006C 一、名词解释：（ 20 分） 1、放大效应 2、内扩散有效因子 3、理想吸附模型 4、活性校正系数 5、全混流模型 6、空速 7、绝热温升 8、M 准数 9、化学吸收增强因子 10、宏观动力学二、以NaOH溶液吸收CO2，NaOH 溶液浓度为0.5kmol/m3，界面上 CO2浓度为0.001kmol/m3，液相传质分系数 k L=10-4m/s，反应速率常数 k2＝104m3 /（kmol?s），D AL=1.8×10-9m2 /s, D BL/ D AL=1.7，计算吸收速率。（ 15 分）三、英文题（10 分） A homogeneous liquid phase reaction A→R， -r A=kC A2 takes place with 50% conversion in a mixed reactor. (a)What will be the conversion if this reactor is replaced by one 6 times as large all else remaining unchanged? (b) What will be the conversion if the original reactor is replaced by a plug flow reactor of equal sizeall else remaining unchanged? 四、（ 20分）己二酸与己二醇以等摩尔在70℃进行缩聚反应，其反应速率-r A=kC A2kmol/L.min（下标 A 表示己二酸）。

天津大学反应工程

笔试：反应工程（65分）（共5题）第一题（12分）（2问）：求连串反应第一步反应产物的最大收率和相应反应物的转化率。第二章的内容第二题（16分）（2问）：已知停留时间分布，用适当模型求转化率，我选的是多釜串联，先求的模型系数N。第五章的内容第三题（16分）（2问）：求绝热反应器的出口温度和催化剂的用量，涉及内扩散有效因子的公式，加上活塞流反应器模型公式，此题只要求列计算式，没有数据计算。第六，七章的内容第四题（16分）（2问）：求平行反应中目标反应产物的最大选择性，涉及求微商的问题，第二章的内容第五题（5分）（此题要求用英语作答）：根据反应机理推导反应速率方程，很简单，和书上的例题是一个难度面试（分为综合面试（120分）和英语面试（15分））综合面试（120分）（今年抽题题目变难了）（两个信封各抽一道题，一个综合知识，一个实验（物化，化原，反应工程），我觉得大部分是实验吧）（在一个教室里，6个老师） 1.先简单的自我介绍（说下学校，专业，家乡，加上你觉得你有的优势，比如高分的同学可以说下自己初试的分数） 2.抽题（今年只能换一次，换题了不能因为不会又换回来，换题要谨慎，我换了嘿嘿）我抽到的是 A.叙述吸收塔实验的内容 B.测湿度，只有温度计，没有湿度计，怎么办（当时大脑短路，没想到，复试完了之后，我觉得是测干球温度和湿球温度，用湿焓图即可） C.我换到的题目是:叙述用脉冲法测停留时间分布的思路 3.回答完了之后，老师追问了几个问题：停留时间测定还有哪些方法，其中怎样测示踪剂的浓度(大概都是和你抽到的题目有关) 4.最后老师问了我毕设，就这样英语面试（15分）（3个老师）

冶金反应工程学试题(2)

冶金反应工程学试题（2）一、选择题（每题4分） 1、冶金反应工程学是为了：[ ] a ）弄清冶金化学反应机理 b ）弄清冶金化学反应步骤 c ）解决化学理论问题 d ）解决工程实际问题。答案 d ） 2、冶金反应工程学的主要研究方法是：[ ] a ）对反应器进行过程解析 b ）对反应器进行结构解析 c) 对反应器进行改造 d ）对反应器进行组合。答案 a ） 3、所谓传递（或称传输）是指：[ ] 1）电力的输送 2）热量的传递 3）电磁波信号的传递 4）动量、热量和质量的传递。答案 4） 4、在一定温度下，化学反应 S Q B A s q b a +→+，的化学计量关系式为：dt dN s dt dN q dt dN b dt dN a S Q B A 1111-=-=-=-，式中a ，b ，q 和s 是：[ ] 1）是反应方程式中各组分的化学计量系数 2）分别表示四种物质的量3）分别表示这四种物质的反应速度。答案 1） 5、反应动力学参数是指： [ ] 1）反应结束后的反应物浓度、2）反应结束后的反应体系温度、3）反应速度常数和反应级数、4）反应物的转化率。答案 3） 6、在有物料流动的冶金反应器中，[ ] 1）传质和传热现象独立发生，与流动现象无关、2）传质现象与流动现象相关，但传热现象与流动现象无关、3）流动在传递现象中起决定性作用，流动现象必然伴生传热和传质现象。答案3） 7、间歇反应器，亦称间歇式全混槽（釜），间歇搅拌槽（釜）等，其基本特征是：[ ] [ ] 1）其中的化学变化仅与热变化有关，2）其中的化学变化和热变化仅与时间有关，3）反应器内物料的浓度和温度是位置的函数，与时间无关，4）反应器内物料的浓度和温度是时间的函数，与位置无关。答案2）、4）。 8、等温气相反应2P J →，如果反应开始时有反应物J 和惰性气体各1/2，则膨胀率j ε 为：[ ] 1）50%、 2）100%、3）200% 答案1） 9、以下说法正确的是[ ] 1）不同时刻，全混流反应器器内物料的浓度和温度不同，2）不同时刻，全混流反应器器内物料的浓度相同，温度不同，3）不同时刻，全混流反应器器内物料的浓度和温度完全相同。答案3） 10、活塞流反应器器内发生恒容反应，此时，物料在反应器中的真实停留时间t 和空时τ[ ] 1）数值上不相等、2）数值上相等。答案2）

化学反应工程试题..

2010-2011学年第二学期末考试试题（A 卷）一、选择题（30分，每题1.5分） 1、―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 2、对于反应sS pP b B aA +?→?+，则P r = ___A__ ()A r -。 A. a p ， B. a p ， C. p a , D. p a 3、气相反应A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以1∶1 摩尔比进料，则膨胀因子A δ=（Ｄ） A. –2 B. –1 C. 1 D. 2 4、气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1 摩尔比进料，则膨胀率A ε=（Ｃ） A. –1 B . –1/2 C. 1/3 D.4/3 5、反应2421042H H C H C +→，反应速率常数10.2-=s k ，则反应级数n=（Ｂ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 6、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的得率X P =（Ａ）。 A. 00A P P n n n - B.A A P P n n n n --00 C.00S S P P n n n n -- D.0 R R P P n n n n -- 7、分批式操作的间歇反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项（Ｂ）。 A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间 8、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（Ｂ）。 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 9、对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率P ? 随C A 增大而单调下降，则最适合的反应器为( Ａ )。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

2012年天津大学化工学院考研复试《反应工程》试题

2012年天津大学化工学院考研复试《反应工程》试题我参加了此次考试，感到录取无望，便在考场把题目抄在了准考证的背面偷偷带出来，打算二战时参考用。造化弄人，我调剂了，不打算再考，现在拿出来与大家分享。复试总共200分，其中笔试65分，英语口试15分，综合面试120分。这套试题便是笔试试题，共65分。一、等温下在活塞流反应器（PFR）中进行液相反应A P Q，其中P为目的产物。各反应均为一级反应，反应温度下反应速率常数分别为：k1=0.3h-1,，k2=0.2h-1，进料为纯A，其流量为Q0=10.0m3/h。计算P的最大收率及此时反应器的体积。（12分）二、等温条件下，在某反应器中进行液相反应2A B γB=k1cA，A C+D γC=k2cA。B 为目的产物，反应速率常数k1=0.1h-1，k2=0.3h-1。进料为纯A，其浓度为2 Kmol/m3，处理量为10 m3/h，计算A的转化率和B的收率。已知有实验测得该反应器的停留时间分布为：。（16分）三、常压下某绝热固定床反应器内进行气固相催化反应A P，该反应一级不可逆，基于床层体积的本证反应速率常数kV=681.3 exp（-5526/T）s-1。反应为放热反应，反应热为-50KJ/mol，反应混合物平均比热容为500J/(mol )。原料为纯A，要求A的最终转化率为90%。（1）若进料温度为300℃，试计算反应器的出口温度；（2）已知原料处理量为Q0，催化剂直径为dP，床层空隙率为ε,反应产物在催化剂孔道内有效扩散系数为De。忽略外扩散，试计算催化剂用量。不用计算出具体数值，写出计算思路及用到的主要公式。（16分）四、等温下进行如下液相反应A P γP=k1cA，A R γR=k2，A Q γQ=k3cA2，反应速率方程中浓度单位为Kmol/m3,k1=4.0h-1，k2=1.0Kmol/(m3 h)，k3=1.0m3/(Kmol h)。原料为纯A，初始浓度为2Kmol/m3。（1）全回流，P为目的产物，P选择性最大为多少，此时A转化率多少？（2）若Q为目的产物，何种反应器好？（16分）五、（一道关于吸附平衡的题目，要求用英文作答，很简单，5分）

冶金反应工程学复习题

冶金反应工程学复习题冶金反应工程学复习题一、填空题 1 、冶金生产中的（）、（）、（）、加热、相变、变形、再结晶过等程，都在（）中进行，其热力学、动力学规律都符合（）的理论研究成果。 2 、冶金反应工程学是（）的研究工业装置（反应器）中的（）、（）、（），明确其对冶金反应过程的影响及其规律的科学。是运用解析手段分析所提出的数学模型；为改进（）性能、提高（）、提高（）提供保证的“中观”的技术科学。 3 、冶金反应工程学是以（）为研究对象，以（）为目的，在明确冶金（）和各类（）的基础上，研究伴随各种传递过程规律，并把二者密切结合起来形成自己独特的学科体系。 4 、微观动力学研究的主要内容是研究机理和预测速度，反应速度的预测是通过测定反应的 1 ）（）、2）（）、3）求反应活化能E 、4 ）给出反应速度表达式来实现的。 5 、冶金宏观动力学目的为：1）弄清化学反应本身的规律（热力学、动力学）； 2 ）弄清试验体系内物质的（）规律；3）用（）平衡关系联立求解（1）、（2）之间的相互联系。 6 、在实际反应中，反应速度受到压力、温度、物质的浓度、催化剂、（）、（）等因素影响，当温度、压力一定时，反应速度决定于（）和催化剂的素影响。 7 、在实际冶金过程的均相反应中，通常使用的反应器有（）、（）、（）和（）等四种基本型式。 8 、停留时间分布可用应答技术中的（）和（）测定；前者测定的是停留时间（），后者测定的是停留时间（）。 9 、物料混合分为（）和（）的混合，后者是微元体之间均匀混合为一体，并达到）的均匀；其形成原因为湍动、湍旋的分割加（）。 10、冶金反应过程中的数学模型有（）、（）和（）模型三种。、用（）可直接检测出停留时间分布（）；用（）可直接检测出停留时间（）。 11 12、一级反应的混合早晚对反应结果（）影响；二级反应的混合早晚对反应结果（）影响。 13 、冶金过程中气体/ 流体之间的传质模型主要用( )理论、( )论、( )论和 )等理论来描述。二、名词解释

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。

(完整版)天津大学化学工程复试反应工程问答题

1.简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。 2.简述链锁反应所具有的基本特征？答：1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止； 2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基； 3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。 3.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。 4.简述分批式操作的完全混合反应器？答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。 5.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。 6.对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度； 2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。 7.对于反应，21A R C k r =，1E ；A S C k r 2=，2E ，当1E ＞2E 时如何选择操作温度可以提高产物的收率？答：对于平行反应A RT E E A RT E RT E S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===，所以，当1E ＞2E 时应尽可能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率。 8.停留时间分布密度函数E （t ）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t 到t+dt 之间的流体的质点所占的分率为E （t ）dt （②分）。 ?∞=0 0.1)(dt t E 。 9.停留时间分布函数F （t ）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在出口流体中停留时间小于t 的物料所占的分率为F （t ）。 ?=t dt t E t F 0)()(。 10.简述描述停留时间分布函数的特征值？答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t 和方差2t σ。 1） t 定义式为：?∞ =0)(dt t tE t ，平均停留时间t 是E （t ）曲线的分布中心，是E （t ）曲线对于坐标原点的一次矩，又称E （t ）的数学期望。 2） 2 t σ是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间的二次矩?∞ -=02 22)(t dt t E t t σ。 11.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。

冶金反应工程

冶金反应工程结课论文化学反应工程学正是研究流动、混合、传热、传质等宏观动力学因素对化学反应的影响的学科。从本质上说，冶金工程是化学工程的一种，习惯上人们称冶金为高温化工。冶金反应工程学是应用传输过程理论和冶金过程动力学等来研究冶金生产及其设备的合理设计、最优操作、最优控制的工程理论和方法的学科，它是建立在现代工艺理论、现代测试技术和现代计算技术基础上的正在发展的新学科。和反应器紧密结合。传统开发途径：“实验室——中间试验——工业生产” 冶金反应工程的特点是在宏观动力学的基础上更多地考虑操作条件和反应器，主要内容有： ①反应器内的基本现象； ②反应器的比拟放大设计； ③过程的最优化； ④反应器动态特性； ⑤冶金过程的数学、物理模拟。中间试验曾被誉为工业化的摇篮。但在计算机广泛应用后，依据反应工程学的原理作数学模拟实验，可以减少中间试验层次实现高倍数放大，甚至直按利用实验室资料设计反应器，这就使得研制新工艺的速度大大加快，代价显著减少。冶金反应工程学在冶金过程动力学和传输理论的基础上解析冶金过程的各种特性，寻求过程中各主要参变量之间的相互关系，找出其数学表达式（数学模型）；根据各种假设和实验条件，利用计算机解出各参变量之间的定量关系，借以确定最优的反应设备设计和工艺操作参数，以达到操作自动控制的目的。由物质转化的综合反应速度式，结合物料平衡、热量平衡及动量平衡建立的冶金过程数学模型是冶金反应工程学的关键性问题。早在60年代，冶金过程数学模型的研究已开始进行。1969年召开了第一次冶金过程数学模型国际会议。1973年召开了第一次钢铁冶金过程数学模型国际会议。鞭岩和森山昭合写的第一本命名为《冶金反应工程学》的专著于1972年问世，对钢铁冶金过程及其反应设备进行了较系统的分析。1971年赛凯伊（J.Szekely）和西梅利斯(N.J. Themelis)所著的《冶金过程中的速率现象》和1979年孙（H.Y.Sohn）和沃兹沃斯(M.E. Wadsworth)合写的《提取冶金过程的速率》二书，对火法及湿法冶金过程动力学作了较全面的论述。这些专门著作对冶金反应工程学的建立发展起了促进的作用。中国冶金学家叶渚沛在60年代初期就明确提出把传输现象的概念及计算机技术应用到冶金过程研究的建议。70年代后期，中国冶金工作者开展了喷射冶金、高炉炼铁、真空脱气、连铸等方面的数学模型工作，取得了一些成果。在1957年第一次欧洲化学反应工程会议确认了化学反应工程这个名称后，1971年，日

《化学反应工程》试题及标准答案

《化学反应工程》试题及答案

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《化学反应工程》试题一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反. 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。 6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。 8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000 lg +- =T k ，其活化能为 83.14kJ/mol 。 9. 某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k 时是400K 时的 105 倍。 10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 A A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )1(1-+。 16. 反应活化能E 越大，反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P 和S ，选择性S P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。 19. 某反应目的产物和着眼组分分别为P 和A 其收率ΦP 的定义为 (n P -n P0)/ (n A0-n A ) 。 20. 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。 21. 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。 22. 对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。 23. 返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。

2012冶金反应工程学复习

《冶金反应工程》复习题一、名词解释 1、冶金学:研究人类从自然资料中提取有用金属和制造材料的学科. 2、冶金反应工程学:以实际冶金反应过程为研究对象，冶金伴随各类传递过程的冶金化学反应的规律。又以解决工程问题为目的，研究实现冶金反应的各类冶金反应器的特征，并把二者有机结合形成一门独特的学科体系. 3、化学动力学方法:研究冶金过程的速度和机理，以分析影响冶金反应进行的因素和探索提高反应速度的途径。 4、宏观动力学:用数学公式将各传递过程速度的操作条件与反应进行速度联系起来，从而确定一个综合反应速度来描述过程的进行，不考虑化学反应本身的微观机理。 5、过程系统：为完成物质的某种物理（化学）变化而设置的具有不同变换机能的各个部分所构成的整体成为过程系统。各部分成为分系统，分析系统又由更小的亚分系统组成。 6、解析方法：运用流动、混合及分布函数的概念，在一定合理简化条件下，通过动量、热量和物料的衡算来建立反应器操作过程数学模型，然后求解，寻求最佳操作参数。 7、数学模型:用数学公式来描述各类参数之间的关系，即对所研究的对象过程进行定量描述。 8、间歇操作:一次将反应原料按配比加入反应器，等反应达到要求后，将物料一次卸出。 9、反应器理论:就是研讨反应器内流动和混合对化学反应转化过程之影响的共同性规律。 10.空混:流体在反应器内流动，不论其因何种原因而产生的流体粒子在反应器内相对位置发生变化而造成的物料微元之间的混合，称为空间混合，简称空混。二、问答题 1、冶金中的搅拌方式有哪几种，并简要说明。（1）气体搅拌利用氧枪等气体喷射枪进行吹气的同时引起对冶金熔池的一种搅拌作用。（2）电磁搅拌对钢水施加一个交变磁场，当磁场以一定速度切割钢液时，会产生感应电势，这个电势可在钢液中产生感应电流J，载流钢液与磁场的相互作用产生电磁力f，从而驱动钢液运动，达到搅拌钢液的目的。（3）循环搅拌典型的循环搅拌: RH、DH法。又称吸吐搅拌。（4）物理搅拌机械搅拌器进行搅拌的方式。 2、如何理解冶金反应工程学在冶金生产和科学研究中的作用和任务？（1）．冶金反应工程研究内容和化学反应工程学基本相同，包括：研究反应器内的基本现象。研究反应器内反应动力学的控制环节，以及流动、传热、传质等宏观因素的特征和它们对反应速率的影响。

化学反应工程考试试卷及答案

一、填空（40分）（1）气相反应A＋3B→2C，则δ= δ= 。ΒA dC A?r?,前提是（2）反应速率常数有时可以表为。A dt （3）空间速度是指 ___________ ，空间时间是指 __________。（4）反应具有最佳温度曲线，最佳温度曲线是指 __________ 。 4.0克／cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（孔隙率3的材料制成。则其孔容积V= ,θ= g 。假密度ρ= 2?0.218?，如果采用扩散模型，则）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差（6?Pe=_______,如果采用多级全混流模型，则m=_______ （7）催化剂微孔内的气体扩散有＿＿＿＿扩散，＿＿＿＿扩散、＿＿＿＿扩散、及＿＿＿＿扩散等多种形式。。 L r?2C AL A C1mol/L, ，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2r?M AM x?0.5, s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由瞬时选择性LA。于内扩散的影响，选择性会t?E(t)dt?F(?)?F(0)?）（9,，。 0．（10）内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系：外扩散和化学动力学控制时ζ1，Φ值较；内扩散强烈影响时ζ1，Φ值较。（11）CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向，可以分为和反应器。 492－＝/s, =1.5×1012）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10mm/s,D（LL则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在，工业上可选用反应器或反应器；当k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主要在，工业上可选用或反应器。 L2r?1.0CC BAL L 13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 的要求是宜的操作条件对和。BA （14）返混是指

化学反应工程期末考试试题及答案

《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 -r A2 B．-r A1 = -r A2 C．-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大 5. 已知一闭式反应器的，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N为（ B ）。 A． 4.5 B. 5.6 C．3.5 D．4.0 6．固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生( C)。 A．物理吸附 B．化学反应 C．化学吸附 D．质量传递 7．包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B ) A．堆(积)密度 B．颗粒密度 C．真密度 D．平均密度 8．在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是一种( C )。 A．平推流反应器 B. 轴向流反应器 C. 全混流反应器 D. 多釜串联反应器 9．某液相反应，其反应式可写成A+C R+C这种反应称为(B ) A．均相催化反应 B．自催化反应 C．链锁反应 D.可逆反应 10．高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜，对于其中的气相和液相的流动常可近似看成( B ) A．气、液均为平推流 B．气、液均为全混流 C．气相平推流、液相全混流 D．气相全混流、液相平推流二、填空题（每题5分，共30分） 1．一不可逆反应，当反应温度从25℃升高到35℃时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为 52894 J／mol 。

冶金反应工程学考试题答案

冶金反应工程学复习题答案一、填空题 1 化学反应熔化凝固工业装置（反应器）原子、分子层次 2 定量液体流动传热传质反应器生产效率产品质量 3 实际冶金反应解决工程问题基础科学理论反应装置特性 4 反应机理求反应速率常数k和反应级数n 5 三传物质、热量、动量 6 混合程度三传物质的浓度 7 间歇反应器活塞流反应器全混流反应器非理想流动反应器 8 脉冲法阶跃法分布密度分布函数 9 宏观尺度上微观尺度上分子程度上分子扩散 10 机理半经验黑箱 11 脉冲法密度曲线阶跃法分布函数 12 无有 13 双膜渗透表面更新湍流传质 14 流化床管式连续移动式管式连续间歇式槽型 15 d b c a 二、名词解释 1、间歇反应器及其特点 a、由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应得影响。 b、具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑反应器内的传递问题。 c、物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。 2:、活塞流反应器的特点 a、连续定态下，各个截面上的各种参数只是位置的函数，不随时间变化。 b、径向速度均匀，径向也不存在浓度梯度。 c、反应物料具有相同的停留时间。 3、全混流反应器的特点反应器内物料的浓度和温度处处相等，且等于反应器流出物料的浓度和温度。 4、停留时间物料从进入反应器开始到离开反应器为止，在反应器中所经历的时间。它与化学反应时间直接相关，是影响反应结果的重要参数。

5、固定床反应器的优缺点优点：a、装置内的气流接近活塞流，可获得较高的转化率； b、可调节气体流量，控制和改变气体反应物的停留时间； c、可调节和控制反应体系的温度分布。缺点：a、间歇式非稳态过程，更换物料需要时间，作业率受到影响： b、床层内传热条件差，要有控温手段。 6、移动床反应器的特点及其应用范围特点：a、反应气体通过固料填充层流动，与固定床特性相似： b、固体物料在床层间缓慢了流动，原料颗粒可以连续供给，产物可以连续排出，它属于逆流逆流式连续稳态反应器 c、反应效率（转化率）高，停留时间均匀、操作弹性大；即使气流速度变化大，床层密度可视为不变。应用范围：各种矿石的烧结、球团的烧结、炼铁高炉、铜铅的古风熔炼炉炉身部分。 7、流化床反应器的特点 a、在流化床层内，颗粒呈剧烈的沸腾状态，传热效率高，床层温度均匀，主要用于热效率大的反应； b、固体颗粒直径小，颗粒内部扩散阻力小，则反应效率较高适用于大规模的连续生产； c、颗粒运动接近全混流，需要采用多级反应器提高固体物料转化率。 8、两相以上复杂冶金反应装置的特点 a、反应过程中气-液-固三态并存； b、各相之间化学反应、相变互相发生； c、各相之间伴随着物质、热量的相互转移或流动。 9、高温炉渣/金属液-液相反应的动力学特点 a、因为反应温度高，冶金反应中传质过程为限制环节渣金反应一般可用双膜理论来描述； b、渣金反应都是有电子传递的氧化还原反应，两者都是导体，反应必须涉及电化学问题； c、实际上的渣金反应都是在高温下进行的，通常情况下，接口反应速度比通过边界层的传质速度快，因此，该类反应往往受边界层的传质速度控制。但有些情况下也受化学反应控制。 10解释以下各反应中无因次量的物理意义（含义） 1）流体/固体反应的逆流式移动床反应器： Ψ---气相无因次浓度η---反应层无因次高度 ξ---无因次反应接口半径ω---无因次气模质量扩散速度常数 β---无因次产物层质量扩散速度常数α---无因次化学反应速度常数 φ---无因次反应性常数

(完整版)化学反应工程习题

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？