化学反应工程试题-3及答案doc-陕西科技大学试题纸

陕西科技大学试题课程化学反应工程（B卷）班级学号姓名题号一二三四五六七八九十总分得分阅卷人一、解释下概念：（1）控制体积（2）空时（3）返混（4）稳定的定态工作点二、（1）设有一反应A→B+D，其反应步骤如下：①A+σAσ（控制步骤）②AσBσ+D③BσB+σ试推导其动力学方程式。（2）已知某反应动力学方程式为；SSSBAABBBAARRSBApKpppKpKpKKpKpppkr1试说明所代表的反应机理。并指出控制步骤。三、某液相反应A＋B产物在两串联的全混釜中进行，已知反应的速率常数为0.8m3/koms,进料量、料液浓度及限制的反应转化率XA均标于图中，试分别求出两反应器的反应体积Vr1和Vr2(假定在反应过程中物料的密度恒定不变)。AB0.004m3/s0.02kmol/m30.001m3/s1.00kmol/m3XA=0.92XA=0.8四、某全混流反应器体积为100L，物料流律为1L／s，试求在反应器中停留时间为（1）90～110s；（2）100s的物料在总进料中所占的比例。五、在直径为0.5m固定床反应器中等温进行一级不可逆气-固催化反应AP。原料液的的流量为30.5mh，假定反应物在反应器中呈平推流，反应温度下的本征反应速率常数为332.010mkgs。若采用直径为5mm的球形催化剂，内扩散有效扩散系数-621.010ms，催化剂颗粒密度为331.810kgm，催化剂床层高度为3.0m，堆积密度为331.010kgm，外扩散的影响可以忽略。试计算：①催化剂的内扩散有效因子②反应器出口处A的转化率③以A的浓度AC为纵坐标，径向距离r为横坐标，绘制出催化剂颗粒内的浓度分布示意图。附公式：xxxxeetanhxee六、气体A与液体B，可按拟一级反应对待，已知下列情况，,,LALkkD和值。1()ks()Lkcms5210()ALDcms15000.0011.54020.5401.540试求两种情况下和值，并进行讨论。化学反应工程答案及评分标准（03级B卷）一(每1个概念2份，共8分)控制体积：反应速率为常数的最大体积。空时：反应体积与体积流量大的比值。返混：不同停留时间物料的混合。稳定的定态工作点：反应气受外来干扰，当干扰消失后能恢复到原来状态的工作点。二、（每小题10分共20分）１（１０分）解：由控制步骤①得速率方程式：AAVAAkpkr根据定态近似理论有：对③式：VBBBpK对②式：VBSBSBApKKK由归一化条件1VBA得：11BBBSBVpKpKK所以1BAAABSBBBBSKkpkpKrKpKpK－令Akk＝SpABKKKKAAAkKk即：1ABpBBBBSkppKrKpKpK2（１０分）解：()AABBABRSRRSS控制步骤三（２5分）由题给反应方程式和反应速率常数可写出下列速率方程式000(1)()AAABAABAArkcckcxccx030(0.0040.001)0.0040.020.0040.020.016()0.005AAcckmolm030(0.0040.001)0.0011.00.0011.00.2()0.005BBcckmolm即0.80.016(1)(0.20.016)AAArxx3001110.0050.0160.80.1335()()0.80.016(10.8)(0.20.0160.8)AArAAQcxVmx3002122()0.0050.016(0.920.8)0.005()()0.80.016(10.92)(0.20.0160.92)AAArAAQcxxVmx四、（10分）对全混流反应器)(10001000sVtttteF1)(（1）0539)90(F667.0)110(F停留时间在90～110s之间的物料所占的分率为%4.7074.0539.0667.0（2）停留时间小于100s的物料所占的分率为%2.63632.010.1)100(eF停留时间大于100s的物料所占的分率为%8.36632.011)100(F四、（22分）①首先将反应速率常数进行转化332.0101.810pwpkk=3．6S-1365103.61.583321.010pekRD内扩散有效因子111[.]0.5tanh33②反应体积：23.00.54VrArH催化剂质量：31.0101.180.59pwVrKg列出反应器的设计方程：300()0.52.010(1)()AAAAAdxCxwdF将已知量代入后32.010(1)()AAdxxdw解之得1ln()1.181Ax所以0.69Ax③以A的浓度AC为纵坐标，径向距离r为横坐标，绘制出催化剂颗粒内的浓度分布示意图如下：五、（15分）①由ALLkDMk所以51501.51086.610.001M1186.6M4111112.89104086.6M②同理有20.0221M22220.91MMM22210.1021MM由此可见：M下降，化学反应速率下降，液相利用率提高。