反应工程A答案.doc

期末试卷 （A）卷20112012 学年第二学期 课程名称 化学反应工程 考试日期：20 年 月 日主考教师 考试时间：120 分钟专业： 化学工程与工艺 班级： 考生学号： 考生姓名： 注意：试卷评阅统一使用红色笔，要求对的打“”，错的打“”，并采用扣分的方法评定。题号一二三四五六七八九总分累分人签名题分12161260100得分考生注意事项：1、本试卷共 3 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。一、选择题（每空题 2 分，共 12 分）得分评卷人一、 选择题：(12%)1.气相反应2A + B P + 4S进料时无惰性气体，A与B以32摩尔比进料，则膨胀因子A= (!) 。 （1）1 （2） -1 (3) 2/3 (4) 1/32. 转化为目的产物对应的关键组分摩尔数与加入反应的关键组分的投料摩尔数之比是 (4) 。（1）转化率 （2）反应程度 （3）选择率 （4）收率 3. 在气固相催化反应中，当存在内扩散阻力时，催化剂外表面反应物的浓度总是 (2) 孔内的反应物浓度；当反应为正常动力学且为等温时，催化剂内扩散有效因子也总是 (1) 1。 （1）小于 （2）大于 （3）等于4. 当气相变容反应系统的时，气体在连续流动反应器中的停留时间是 (3) 空时。（1） 大于 （2） 等于 （3）小于5. 有一连串反应，已知主副反应的动力学方程均为一级，且 E1 E2 ,应采用的反应器和反应温度是 (1) 。（1） 平推流反应器和低温操作（2） 平推流反应器和高温操作（3） 全混流反应器和低温操作（4） 全混流反应器和高温操作二、填空题（每空题 1 分，共 16 分）得分评卷人1. 反应系统中只存在一个反应称为 单一反应 ；多于一个反应称为 复杂（合）反应 。2. 当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为 等摩尔反应 ，否则称为 变摩尔反应 。 3. 按操作方式分，反应器操作方式分为 间歇 ， 连续 和 半连续（间歇） 。4. 连续流动搅拌釜反应器中物料的混合被称作 返混 。5. 物料在平推流反应器和全混流反应器中具有 不同的 停留时间分布。6. 一级不可逆反应，获得一定的转化率时，其反应时间与 初始浓度 无关。7. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于级数 高 的反应，降低反应物浓度有利于级数 低 的反应。8. 在反应器设计中,物料衡算的基本方程是: 输入量 = 输出量 + 反应量 + 累积量 。9. 球形颗粒内扩散模数=，其物理意义为 最大反应速率与最大内扩散速率之比 。三、简答题（每小题 6 分，共 12 分）得分评卷人1. (6%) 全混流模型的基本假设。答：（1）反应器内物料返混达到最大 （2）反应器内物料浓度、温度均一，且等于出口浓度，温度。 （3）反应器内各参数均不随时间变化 2. (6%) 化学反应工程的研究对象、研究目的及研究内容。答：研究对象：工业规模的反应过程 2分研究目的：针对一定的生产条件，开发和设计出体积小、操作简单、反应效果好、主产物收率高、投资少的反应装置。尽快尽好的将实验成果放大为化工生产产品等。 2分研究内容：反应动力学和反应器设计与分析等 2分 四、计算题（共 60 分）得分评卷人1. (12 %) 在一平推流反应器中进行等温液相不可逆反应 A B，已知 cA0=3.0 mol/L，v0=0.005 m3/s，要求当A的转化率为70%时，所需的反应器体积为多少？已知速率常数 k=2 m3（molmin）-1。答：由k的量纲可知，该反应为二级不可逆反应 2分根据平推流反应器设计方程，可知 3分 3分（其中公式对答案错得2分） 4分（其中公式对答案错得2分）2. (16 %) 实验测得体积为2.0 m3反应器的停留时间分布统计特征值为： 拟采用多釜串联模型描述该反应器，试求模型参数。 在上述反应器中，进行A的液相反应反应条件为纯A进料,进料浓度为1mol/L3，进料的体积流量为，试求A的转化率。答： （1） 4分（2）根据全混流反应器设计方程 4分1） 所以 可得 另一根不合理舍去 4分2） 所以 可得 另一根不合理舍去 4分3. (18%) 已知一气固催化反应在一无梯度反应器中进行实验，在消除了内、外扩散阻力后，在380，出口浓度CA为 1/kmolm-3，测得反应速率(-rA)=0.1 kmolm-3颗粒s-1。现将这种催化剂装在固定床中进行等温反应(380)，可视为平推流。在进料流量为3.6m3/h时，反应器出口转化率为80(此时外扩散可忽略不计)。已知催化剂装填量为145 kg，颗粒密度，求380时的颗粒的内扩散有效因子值。解： 1） 4分 2） 平推流反应器： 3分 3分 3分 5分4. (14%) 已知一气固非均相反应 A + B C + D，其在催化剂上的反应机理是：请推导L-H方程（双曲线