湖南科技大学考试试题纸(A-卷)

湖南科技大学考试试题纸（A卷）(2008-2009学年第2学期)化学反应工程课程化学化工学院（系）07应化1~3班级考试时量100分钟学生人数80命题教师仇明华系主任交题时间：2008年6月12日考试时间：2009年7月1日一、选择题（30分，每小题2分）1．在反应系统中，反应消耗某反应物组分的摩尔数与该组分起始摩尔数之比称为（）。A．瞬时收率；B.总收率；C.选择率;D.转化率;2．在复杂反应中，反应产物往往不止一种，其中目的产物的摩尔数与副产物的摩尔数之比称为（）。A．瞬时收率；B.总收率；C.选择率;D.转化率;3．在正常操作条件下，反应组分浓度成阶跃变化的反应器是（）。A．间歇反应器；B.全混流反应器；C.平推流反应器D.多釜串联反应器；4．定压下，在平推流反应器中进行一氧化二氮分解反应：2N2O=2N2+O2，空间时间与平均停留时间mt的关系是（）。A．mt；B．mt；C．mt;D．2/mt;5．在某种反应器中进行某一反应，测得其反应速率（-rA）Ar1与浓度CA的关系如图所示。图中阴影部分的面积代表空间时间τ，则此反应器为（）。A．间歇釜式反应器；B．全混流反应器；AcC．活塞流反应器D．多釜串联反应器；题5图6．返混的实质就是（）之间的混合。A．大小不等的粒子；B．不同种类的粒子；C．停留时间不同的粒子；D．不同的反应物；7．在化学计量式为MLBA32的气相反应系统中，当转化1摩尔关键组分A时，化学膨胀因子A的值为（）。A．1；B．0.5;C．2；D．1.5注：请打印或用炭素墨水书写、字迹要求工整、并抄写在方框线内共4页，第1页，8．化学反应工程中,“内扩散有效因子”描述的是（）中的扩散。A．气相主体；B．流动边界层；C．催化剂颗粒；D．反应体系9．间歇搅拌釜式反应器（BSTR）设计计算的基本方程是A．AFxAAArdxc00B．AAAfArxxc)(00C．AFxAAArdxct00D．AAfArxc010．某气-固相催化反应体系中，内扩散有效因子ζ的值为0.75，若按催化剂颗粒外表面浓度和内表面积计算的反应速率为2×10-5[mol/cm3.s]，则该反应体系的总体速率为（）。A．0.375×10-5[mol/cm3.s]；B．0.75×10-5[mol/cm3.s]；C．1.50×10-5[mol/cm3.s]；D．2.5×10-5[mol/cm3.s]11．对于平行反应，LA（主），MA2（副）进行等温反应时，其瞬时选择率为21nnAkcs，若21nn时，较高反应物浓度对主反应1有利，此时应选择（）。A．CSTRB．PFRC．BSTRD．MCSTR12．]31)3(1[1th中，西勒模数effiSDSk的单位是（）。A．]/[skmolB．]/[2scmC．[—]；D．][2cm13．西勒模数的近似解为（）。A．DeffckSVnASVPP1B．DeffnckSVnASVPP1C．DeffckSVnASWPP1D．DeffckSVnASSPP114．在CSTR中，停留时间小于或等于平均停留时间的物料粒子分率约为（）。A．0；B．50.00%；C．50%；D．63.21%15．在PFR中，（）A．mmtttttF10)(B．1110)(FC．mmmtttttttE00)(D．10110)(E注：请打印或用炭素墨水书写、字迹要求工整、并抄写在方框线内共4页，第2页，二、判断题（30分，每小题2分，正确的打“✓”，错误的打“✕”）1．在固体催化剂颗粒内进行的表面反应属于宏观动力学过程。（）2．在计算固体催化颗粒内的有效扩散系数时，只有分子扩散项，和努森扩散项，说明催化剂颗粒内不存在构型扩散和表面迁移扩散。（）3．对于绝热固定床催化反应器，不仅反应器壁面与外界无热量交换，而且反应器的进、出口也没有热量的带入和带出。（）4．对于多重反应，若各反应的活化能都相等，则温度和浓度不影响反应的选择率和收率。（）5．在平推流反应器（PFR）中的一级反应，平均选择率等于瞬时选择率（）。6．理想吸附层模型认为催化剂表面是均匀的，即具有均匀的吸附能力、每个活性位都有相同的吸附热和吸附活化能。（）7．理想反应器中不存在返混现象。（）8．对于多重反应，若各反应的活化能都相等，则温度和浓度不影响反应的选择率和收率。（）9．可用弥散模型或多级全混流模型计算非理想流动反应器的转化率。（）10．在气-固相催化反应过程中，若无外扩散阻力，外表面反应组分浓度等于气相主体反应组分浓度。（）11．停留时间分布函数和分布密度函数值与时间的单位无关。（）12．CSTR的热平衡点就是热稳态点。（）13．多级全混流反应器串联组合级数与反应器中的流动状况（返混程度）相联系。（）14．对于多重反应，若各反应组分的反应级数不相等，在等温操作条件下，加料方式对主反应的选择率没有影响。（）15．内扩散有效因子ζ随西勒模数φ的增大而降低。（）四、计算题（40分）1．（10分）如果一氧化碳与水蒸汽在铁催化剂上的气-固相催化反应符合下列机理：COCO222COHOHCO22COCO试推演出表面反应控制时的均匀吸附动力学方程。2．（10分）用直径6mm的球形催化剂进行A的一级不可逆反应，已知单位体积床层的反应速率常数为1333.0skVB，床层空隙率B为0.5，组分A在粒内有效扩散系数为0.00296scm/2。试计算催化剂内扩散有效因子。[提示：)1/(BVBVkk]3．（10分）在具有如下停留时间分布的反应器，等温进行一级不可逆反应PA，反应速率常熟为21min。注：请打印或用炭素墨水书写、字迹要求工整、并抄写在方框线内共4页，第3页，1)1exp(10)(ttttE试分别用轴向扩散模型和直接用RTD（停留时间分布）加权的方法计算该反应器的出口转化率，并对计算结果进行比较。4．任选题（在下面两题中，任选一题作答。作答时一定要有求解过程，多选或无过程作答均无效）4-1．（10分）某气液反应器，高20米，截面积21m。内装填料的空隙率为0.5。气液流量分别为sm/5.03和sm/1.03。在气液入口脉冲注入示踪剂，测得出口流中的示踪剂浓度如图所示，试分析塔中有无死体积。4-1图1出口气体时间-浓度曲线4-1图2出口液体时间-浓度曲线4-2．（10分）某全混流反应器31mVR，流量min/13mV，脉冲注入0M克示踪剂，出口示踪剂浓度随时间的变化为40/30)(tetc，试判断反应器中有无死角存在。注：请打印或用炭素墨水书写、字迹要求工整、并抄写在方框线内共4页，第4页，湖南科技大学考试试题参考答案及评分细则（2008-2009学年第2学期）化学反应工程课程（A卷）化学化工院（系）05应化1~2班级应试学生人数62实际考试学生人数65考试时量100分钟命题教师仇明华审核人：考试时间：2008年7月3日一、选择填空（30分，每小题2分）1~5：DCDAC；6~10：CACCC；11~15：BCADC。二、判断题（30分，每小题2分，正确的打“✓”，错误的打“✕”）1~5：✕✕✕✕X；6~10：✓✕✕✓✓；11~15：✕✕✓✕✓。四、计算题（40分，每小题10分）1．解：表面反应控制时的均匀吸附动力学方程222COHdCOOHapkpkr其中：***221COcococoCOcoCOpbpbpb；***222221COcococoCOcoCOpbpbpb222222222221121****COcoCOcoCOHCOOHCOcococoCOHCOdCOOHCOapbpbppkppkpbpbppbkppbkr式中COabkk1；22CObbkk2．解：因为，5.100296.0)5.01(333.032/6.0)1(31DeffkRDeffckSVBVBPnASVPP，所以，52.0]31)3(1[1th答：催化剂内扩散有效因子=0.52。注：请用炭素墨水书写、字迹要求工整、并抄写在方框线内共3页，第1页，3．解：（1）计算平均停留时间01min2)1exp()(dtttdtttEtm；（2）计算方差：2122022min1454)1(exp)(dttttdttEtmt；（3）计算无因次方次：25.041222mtt；（4）计算皮克莱准数（轴向扩散模型参数）：825.0222Pe（5）计算值：7321.1)8/2241()/41(2/12/1Pektm（6）计算转化率：95.0050.01)]7321.11(28exp[)7321.11()]7321.11(28exp[)7321.11(7321.141)]1(2exp[)1()]1(2exp[)1(412222PePexA（7）加权的方法计算转化率：0)()(dttEtxxAA对于一级不可逆反应有：)exp(1)(kttxA所以865.0)2exp(1)31()31exp(311)31exp(1)1exp()2exp()1exp()1exp()]2exp(1[11111tdtdttdtttdttdtttxA4．解：4-1解：对气相，由图可知直线1与2的方程分别为：)6(5tc96t)15(5.2tc159t因此平均停留时间为：sdtttdtttdttEdtttEtm102915)]15(5.2[)6(5)()(1599600注：请用炭素墨水书写、字迹要求工整、并抄写在方框线内共3页，第2页，塔内流动气体所占体积分析：对于液体，由于曲线对称，因此液体的平均停留时间为40s，所以塔内流动液体的体积为：35105.0mtqVmVg因为填料空隙率为0.5，流体占的总体积为3105.0120m，所以静止流体所占体积为死体积为34401.0mtqVmll所以，死体积为314510mVd4-2．对于脉冲注入法：0)(dttcVM，即1200)40/exp(30)(00dttdttcVM)40/exp(401)40/exp(120030)(tttE对于全混流反应器：mttmettE/1)(，比较得：统计平均停留时间为：min3240stm由反应器体积和体积流量求得空间平均停留时间：min1VVR两者不相等，说明反应器中有死角存在，有些物料粒子没有流出，导致统计平均停留时间不等，即33132mVVVVddR答：有331m的死角存在。注：请用炭素墨水书写、字迹要求工整、并抄写在方框线内共3页，第3页，