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ABC，求膨胀因子A。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：A1（11）1由公式可知：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/min9.8259.6093.18142.9294.8589.410002000B生成量4.223.6434.849.0880.64106.68120120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/min9.8259.6093.18142.9294.8589.4/96.580.371.059.132.811.1-0.0356-0.2194-0.3425-0.5259-1.1147-2.1982从图中可以求得其斜率为：于是，可见：（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：时间（min）0510152025303540浓度（g /m3）0355421001，用表格的形式给出E(t) 及F(t)；2，求停留时间介于10min15min之间的物料所占的分率；3，试求平均停留时间、空时、空速、及方差、。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（min-1）数据计算结果如下：时间（min）0510152025303540浓度（g /m3）035542100(t)00.030.050.050.040.020.0100F(t)00.150.40.650.850.951.001.001.002、0.65-0.40.253、平均停留时间：方差及无因次方差分别为：空时15分钟，空速0.067分-1，或0.0011秒-14，模型参数：对于全混流反应器：，即：，故0.267；或转化率 ：（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：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： 可见属于动力学控制。2， 这时，缩芯模型公式简化为：，即： 8分钟后， 10分钟后， 20分钟后，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。或，设最大颗粒的转化率为xB，则有：，解得（4）一级不可逆液相反应AP，活化能83140 J/mol，反应温度 150。在体积为Vp的等温平推流反应器中可达转化率 xA = 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xA = 0.6，若k0.916 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Vm）中，为使转化率能达到xA = 0.6，求Vm/Vp体积之比3，为使Vm/Vp=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Vp）操作，则转化率可达多少？解：解：令由题意，知：即：1，2， 由，知，3， 在另一温度t下，必须满足：t温度下全混流体积与活塞流相等，故知：，以上两式相除得：解得：4， 这时反应器体积为原体积的一半，故：由：得：故：（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100m2/g，颗粒密度为1.2g/cm3，有效扩散系数为，床层空隙率为0.5， 530时反应速率常数kS为0.30cm3/(m2s)。1，求1cm3体积床层所包含的催化剂内表面积Si2，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，（m2/cm3）2， （0.120）3，外扩散阻力忽略不计，（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、进行测定。1.测得点温度为620，你认为是否正确？为什么？2.测得点转化率位80，你认为是否正确？为什么？3.测得点转化率位50，经再三检验结果正确