化学反应工程 陈晓 02习题.pptVIP

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化学反应工程 陈晓 02习题

* 授课人:陈 晓 CCEpE, SWUN 第二章 反应器内流体流动与混合 习题解析 习题3.1 间歇反应器中,用硫酸作催化剂,进行己二酸(A)与己二醇缩聚反应,反应速率式为r=kcA2, cA为己二酸浓度,反应在70℃下进行,速率常数k=1.97ml/(mol min),己二酸初始浓度为0.004 mol/ml,若每天处理己二酸2400kg,辅助时间1h,求转化率为80%时所需反应器大小。 解:达到要求转化率所需反应时间为: 代入xA=0.8 求得tr=507.6min 物料流率: 所需反应器体积: 习题3.5 已知条件同习题3.1 ,进行己二酸和己二醇的缩聚反应,达到相同转化率,求: (1)用平推流反应器的体积 (2)用单个全混流反应器的体积 (3)分析反应器体积不同的原因 解:(1)平推流反应器 (2)全混流反应器 (3)分析 反应器体积:全混流间歇反应器平推流 由于返混严重,当n0时,全混流体积远远大于另外两个。 间歇反应器与平推流反应器无返混,但间歇反应器需要辅助时间,故体积略大于平推流。 习题3.2 等温操作的间歇反应器中进行一级液相反应,13min后反应物转化率达到70%.如果分别在平推流和全混流反应器中进行此反应,达到相同转化率,所需空时多少? 解: 一级反应,间歇过程: ln(1/(1-x))=kt 得: k=0.0926 平推流与间歇釜相同,为13min 全混流: t=x/k(1-x)=25.19(min) 习题2.4:在555K及3kg/cm2的平推流反应器中,进行 的反应,进料中A的摩尔分率为30%,其余为惰性物料,反应物A的加料速率为6.3 mol/s,反应速率为rA=0.27cA mol/(m3·s),反应转化率为90%,试求: (1)空速大小。 (2)反应器体积。 (1)由一级反应的平推流设计方程可知: 反应器体积: 空速为: Vsp=1/t=0.117 (2)进料物流: 解: 习题1.2:示踪剂脉冲注入一反应器,测得反应器出口液体中的示踪剂的质量浓度c(t)随时间t的变化关系如下: 试用复化Simpson公式求其停留时间分布规律,即E(t), 平均停留时间τ及方差σ2。 t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 c(t)/g·m-3 0 1 5 8 10 8 6 4 3 2.2 1.5 0.6 0 解: 由题意求E(t), 平均停留时间τ,和σ2 由simpson公式计算 t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 c(t) 0 1 5 8 10 8 6 4 3 2.2 1.5 0.6 0 E(t) 0 0.02 0.1 0.16 0.2 0.16 0.12 0.08 0.06 0.044 0.03 0.012 0 t E(t) 0 0.02 0.2 0.48 0.8 0.8 0.72 0.56 0.48 0.40 0.30 0.14 0 t-τ -5.16 -4.16 -3.16 -2.16 -1.16 -0.16 0.84 1.84 2.84 3.84 4.84 6.84 8.84 (t-τ)2E(t) 0 0.35 1.00 0.75 0.27 0.00 0.08 0.27 0.48 0.65 0.70 0.56 0

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