化学反应工程第二章答案

1、化学反应工程第二化学反应工程第二章答案章答案-rA/mol/L.min1016.6750505012.59.09X00.20.40.50.60.80.9?CSTRPFR%40 (1)。min/mol300 A反应器体积各为多少与时所需的转化率达到的入口摩尔流率为已知组分：， CBA： 62h2 . 05/11/SV m1760)L/h(64.56h5 ， minL/64.56minL/232.28min/ft2 ：?。，min/ft2，h5%80，CSTR 421300303所得实验数据如下在绝热条件下进行一放热反应空速所以因为解该系统的空速是多少所需的反应器体积时确定处理量为所需的空时为转化

2、率达到反应器中在vVvVvPFRCSTR21002A04 . 00AA0VoutAinoutA0变化。因此，化率不随，反应0.6X0.4在：，POLYMATH：?PFRCSTR， (2)L17. 7，4 . 0，POLYMATHL 7.250/116.67/4 10/1 32/ )04 . 0( )()(4)(32/ )( ：SimpsonPFR L4 . 2minmol/L5004 . 0minmol/300)( ：CSTR ：VVVXXfXfXfXXFrdXFdVVrXXFV在这一转化率范围内的变化而转率速区间均可知图无论从表格还是解反应器的体积才相等反应器与内在什么样的转化率范围时当解题

3、采用三点法反应器体积反应器体积解X00.20.40.50.60.80.9-rA (mol/L.min)1016.6750505012.59.09u=-1/rA (L.min/mol)0.10.060.020.020.020.080.11V/FA0 (L.min/mol)00.0120.0080.010.0120.0640.099VCSTR (L)03.62.433.619.229.70.68 ，polymath ：2。8 . 06 . 0 035. 03005 .10，5 .10 ：1A0XXVFVL为可直接读出最大转化率图作将上表通过图解法解法之间能达到的最大转化率在时当体积为从上表格直接读

4、出结果解法自动转换成以下形式先将表格用解多少能达到的最大转化率是反应器中的在一个polymath ：?，CSTRL5 .10 (3)？因为是绝热放热反应，非等温因为是绝热放热反应，非等温反应反应 图图HW2-6 polymath计算结果输出：计算结果输出：CSTR体积体积VX关系关系XVCSTRAoutA0out)2(outA)2(outout)1(outA)1(outA)1(outinA0outoutin4 . 0008. 03004 . 2 polymath ：268. 04 . 0300354 . 2 ，35)( ，68. 065. 04 . 030025.314 . 2 minmol/

5、L25.31)( 50)(505 .126 . 07 . 06 . 08 . 0 ，7 . 0 ，)( ：CSTR ，4 . 0CSTR，4 . 0PFR，(1) ：1?，CSTRL4 . 2PFRL2 . 7 (4)rXFVXrXXrrXXFrVXXXA图解从图解法解法则通过线性插值得再设得通过线性插值设所以要采用试差法而出口转化率是待求值口转化率决定因为出口反应速率由出的出口转化率为所以反应器的入口转化率即出口的转化率可知据试差法解法可达到的转化率是多少反应器的后面串联一个的如果在一个设设Xout=0.63，则（，则（ 1/rA则面积则面积=(0.63-0.4)面积面积=V/FA0=(X-

6、0.4)/(-rA)图解法解法为反应器的出口转化率应故则反应器的出口转化率为设积分试差解法反应器的出口转化率为解又是多少可以达到的转化率反应器的后面串联一的如果一个：2.91. 0PFR024. 0 91. 0 0227. 0 9 . 0 0131. 0 ，8 . 0PFR024. 03002 . 7 polymath：14 . 0503004 . 2)( CSTR：?，PFRL2 . 7CSTRL4 . 2 (5)91. 04 . 0A9 . 04 . 0A8 . 04 . 0A4 . 0AA0AA0rdXXrdXXrdXXrdXFVrFVXX.POLYMATH：。)L10(PFR (6)采

7、用解的函数曲线图最大可达反应器体积作为画出转化率和反应速率 图图HW2-6 polymath计算结果输出：计算结果输出：XVPFR关系关系 图图HW2-6 polymath计算结果输出：计算结果输出：-rA VPFR关系关系转化成表格得离散函数先将图解为何能使总体积最小如何排布反应器才最终转化率为中间转化率为在前第二种为在前第一种为串联的两种情况与所示的一个考虑图关系图对非基元反应的液相降解过程的非等温所示为组分图aXrC82：?。7 . 0，3 . 0。PFR，CSTR：PFRCSTRb82 (1)。/A8a-2 82A0A图图2-8a 注意与注意与等温反等温反应的区应的区别别X00.10.

8、20.30.40.50.60.70.8u=CA0/(-rA)/min102040504030151635X1X2X3X1X2X1X2CSTRPFRCSTRPFR图图2-8b CSTR与与PFR的两种不同串联形式的两种不同串联形式。，PFR，15 6)3 . 07 . 0(15)( )POLYMATH( 9 :CSTRPFR)b(27)1215( ，12 )POLYMATH( min12 15 min153 . 050 :PFRCSTR (a)000122AA00CSTR3 . 000AA00PFR000PRF7 . 03 . 07 . 03 . 0AA0A0A00PFRPFR0CSTR11AA

9、0A10A00CSTRCSTR体积较小在前时由此可见采用总体积为所以采用vVvvXXrCvVvdXrCvVvvVvVdXrCrdXvFvVvVXrCrXvFvVL511minL/5021.1021.10)73. 085. 864. 0( 73. 0 85. 8)06. 065. 0(15)()( 64. 0 。0.7PFR2，65. 0CSTR，06. 01PFR 。PFRCSTRPFR，8a-2：?）%70，（ (3)minL/750minL/501515 ：?，minL/50 (2)00min07 . 065. 0AA00PFR200inoutoutAA00CSTR006. 00AA00P

10、FR10minvvVvdXrCvVvvXXrCvVvdXrCvVvV因此率为出口转化出口转化率为的出口转化率约为从图可知组合应采用小欲使总的反应器体积最可知从图解最小总体积转化率时的达到即不用上述两种方案好的方案有无比上述两个体系更解最小的总体积是多少如果体积流率为76. 00AA00PFRPFRAA00CSTRCSTR76. 00AA00PFRPFRAA00CSTRCSTR45. 00AA00PFRPFRAA00CSTRCSTR PFR )(CSTR ：2min 22 04.222976. 0)( ：76. 0 )(min 56.15 75.153545. 0)( ：45. 0 )(：1：?

11、，PFRCSTR (4)dXrCvVXrCvVdXrCvVXrCvVXbdXrCvVXrCvVXa面积面积图解法解法时当时当试差法解法解才相等的反应体积转化率为多少时所需要反应器反应器或对一个X1X2面积面积2=22X00.10.20.30.40.50.60.70.8CA0/(-rA)/min102040504030151535/min028151615910.528POLYMATH作O， ：?)(，minL/50，L700。.，CSTR)(82 (5)AA00并由据此作出下表格解即多稳态率可能为多少则该反应器的出口转化且体积流率为如果反应器的体积为图曲线画一条反应器的设计方程的信息以及利用图

12、XrCvVXa当当V=700L，v0=50L/min时时 =14minX1X2X3当当V=700L，v0=50L/min时时 =14min转化成离散表格函数先将图解化剂量最小催时器才能使转化率达到应如何排列这两个反应这一绝热反应对催化剂反应器含有相等质量的反应器和一个假设一个热放热反应曲线是典型的气固相催化绝所示曲线则而下图是典型的等温反应曲线图教材122：？，80%，PBRCSTR (1)。122，12p33 12-2X00.20.40.50.60.81u=FA0/(-rA)/kg cat60302015203070kg 162 ，80%4 . 0： ， CSTR。PBRCSTR，CSTR18 . 011PBRCSTR8 . 01PBR1CSTRmmXudXuXmmudXmuXmXX所需的催化剂总量为时最终转化率为试差得所以因为差求取的出口转化率按以下试而且的串联方式则应采用欲使催化剂的量最小由下图可知面积面积1=8面积面积2 8图图2-12 放热反应放热反应CSTR+PFRcat kg 3 .13 ：？PBR，40%(5)cat kg 5 .21 ：？PBR，80%(4)cat kg 84 . 020 ：？40%，CSTR(3)cat kg 248 . 030 ：？80%，CSTR(2)4 . 00AA0