化学反应工程习题41424649答案.pdf

第四章 理想反应器 4.1 在 V=1m3的间歇式反应器中进行二级反应 2A+BP， ，k= m3/(skmol)， =10kmol/m3，辅助操作时间为 10min，用试差法或解析法求以 B 表示的最大生产能力、 每批 A 的转化率和反应时间。 解： Af Af Af Af A x A A A x AA A A x A A A x x x x kcx dx kcxkc dx c r dx ct AfAfAf 1 100 1 1 1 1 1 0 0 0 0 2 2 0 0 0 0 BfBBf A A AfBfAAfA xcx c c xxcxc 0 0 0 00 5 12 2 所以， BfB BfB BfB BfB xc xc xc xc t 0 0 0 0 5 100 5 1 1 5 1 100 BfB BBBfB BfB BfB BfBp p xc xcxc xc xc xc tt Vc F 0 22 00 0 0 0 0 5003000 5 60 5 100 dt dx dx dFp dt dFp Bf Bf 0 2 0 2 0 2 000 500 5 5 5 100 B BfBBf Bf BfB BfBBfBB c xc dt dx dx xc xcxcc dt 所以， dt dx dx dFp dt dFp Bf Bf =0 053012 2 00 22 0 BfBBfBBfB xcxcxc 解得，5 0 BfB xc或 3.55 或 8.45 经讨论只有55. 3 0 BfB xc时与实际符合 71. 0 Af x 反应时间 min/252. 0 55. 35003000 55. 355. 35 min08. 4 71. 01 71. 0 100 1 100 2 kmolFp x x t Af Af 4.2 纯气体反应物 （ =100mmol/L） 以稳定速率 3.6L/h 加入全混流反应器， 其体积 VR=0.1L， 进行二聚反应 2AR，反应为二级， ，k=1.0L/(mmolh)，求下列两种情况的出料浓 度 和转化率 X： （1） 进口和出口体积流率相等， ； （2） 进口和出口压力相等， p0=pf。 注意反应总物质的量的变化。 解： （1） 2 0000 Af AfA Af AfA R kc ccV r ccV V 所以， 5536. 0 100 64.44100 /64.44 1 . 02 3601 . 046 . 36 . 3 03606 . 31 . 0 1 . 0 1006 . 3 0 0 2 2 2 A AfA Af AfAf Af Af c cc x Lmmolc cc c c （2） f pp 0 时反应为变容反应 2 1 2 1 0 2 0 0 0 00 A A AA AA AA x n xn xn nn RA 反应后 反应前 总 所以， 2 1 0 A f x VV 2 00 0 0 0 2 1 1 2 1 1 Af AffA R A A A A AA Af kc cVcV V x x c x V xn c 所以， 1 . 0 2 1 1 100 11006 . 31006 . 3 2 2 2 A A A x x x 解得，67. 0 A x Lmol x xc c A AA Af /62.49 2 67. 0 1 67. 01100 2 1 1 0 4.6 高温下NO2分解为N2和O2是二级不可逆反应， 现将纯NO2在0.1MP及354的条件下， 在活塞流反应器中等温分解。已知此温度下 ，k=1.7m3/(kmols)，气体的处理量为 120m3/h （标准状况） 。 若要分解 70%的 NO2， 试计算下列两种情况下所需的反应器体积：（1） 不考虑反应的体积变化； （2）考虑反应的体积变化。 解： （1）不考虑反应的体积变化： smV/077. 0 273 273354 3600 120 3 0 3 0 /18.19 354273314. 8 100000 mmol RT p cA 7 . 0 0 3 2 2 0 00 4 . 5 118.19 1000 7 . 1 18.19077. 0m x dx r dx cVV A A x A A A Af （2）考虑反应体积变化： 2 3 %70%30 %701 2 1 00 00 00 00 222 A A A A cV cV cV cV ONNO 总 7 . 0 0 0 Af A x x 0 0 2 1 1 2 3 1 1 A A A AA AA A c x x xx xc c 3 0 7 . 0 0 2 2 2 2 0 00 0 00 2 . 8 2 1 1 18.19 1000 7 . 1 18.19077. 0 2 1 1 m x x dx x x kc dx cV r dx cVV AfAf x A A A A A A A A x A A A 4.9 为了配制浓度逐渐变化的溶液，可用如图装置：A 和 B 为尺寸相同的圆柱形容器，下端 有细管相连，可保持 A 和 B 液面高度一致，搅拌可使 B 内达到理想混合。将浓度为 的储 藏液置于 B 中，等体积的空白液置于 A 中。启动 B 的搅拌，顺序打开夹子 D 和 E，随即启动 蠕动泵使输出流量恒定为 2q。求泵输出液的浓度 C(t)。 解：对 B 做物料衡算，有 dt Vcd qcq A A 20 又qtVV 0 则有， A A A A A A A A qc dt V