《化学反应工程》(第五版)第三章课后习题答案 (经典).ppt

(e) PFR ——PFR并联 结论：完成相同生产任务，若用两台同体积PFR 并联组合生产，出口浓度低，转化率较高。 (g) PFR ——CSTR并联 结论：完成相同生产 任务，若用 PFR – CSTR并联组合生产， 残余浓度为两者混合物的平均浓度。 相同的反应， 相同进料流量和浓度 相同温度和最终反应率 理想流动反应器反应体积比较 比较基准 比较参量 （比什么） CSTR反应体积 PFR反应体积 ——不同理想反应器的反应体积 相同的反应， 相同进料流量和浓度 相同温度和最终反应率 理想流动反应器反应体积比较 比较基准 比较参量 （比什么） CSTR反应体积 PFR反应体积 ——不同理想反应器的反应体积 比较基准 相同的反应， 相同进料流量和浓度 相同温度和最终反应率 比较参量 （比什么） （一级不可逆反应） 多级CSTR与PFR比较 （b）两个CSTR串联 （c）PFR-CSTR串联 2.7183 （d）CSTR - PFR串联=（c） （e）PFR – PFR并联 （f） PFR - PFR串联=（e） （g） PFR – CSTR并联 其中（e）PFR – PFR并联和（f） PFR - PFR串联时，残余浓度最低，转化率最高。 对于PFR： 由于PFR中的选择率沿不同管截面而发生变化，其总选择率应为瞬时选择率的积分： 证毕。 习题3-12解答 在平推流反应器中进行基元反应 L为目的产物，已知 ，求L的最大收率及最优 接触时间。 解： 根据 同11题一样，求L的最大浓度。 数学知识：一阶非齐次线性微分方程： 的通解为 则该反应的最佳时间为： CL存在极大值的必要条件是： CL的最大浓度为： 习题3-13解答 CSTR 求定状的反应温度和转化率。 解： 根据QR和QC方程确定定态点 935.45 分别作T~QR、QC1 QC2、QC3曲线，有 5个交点，其中是稳 态操作点2个，分别 为Q1=187.09,和 Q2=935.45;对应温 度分别为: T1=310K T2=345K 187.09 3、为什么将流动模型中的“混合”称为“返混”？ 1 2 4 5 6 10 11 7 3 9 8 15 13 12 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 1~30 有序 无序 1~30 物料粒子从出口流出状况 ① 先流入的物料粒子 不一定先流出 ② 同时流入的物料粒 子不一定同时流出 ③ 物料粒子在反应器 内的停留时间各不 相同 反应器内的混合——不同停留时间的物料粒子间 的混合，称之为返混。 停留时间 ——①物料粒子从反应进口算起，到出口为 　　　止所耗费的时间； ②物料粒子的标签，以区别物料在反应 　　　器内反应时间的不同； ③描述物料粒子在反应器内返混程度强 弱的一个参量。 思考：如果停留时间等于平均停留时间的物料粒子 越多说明该反应器内返混程度是强还是弱？ 第一节 理想流动模型概述 物料粒子： ② 反应物料的最小构成单元； ① 认识反应物料的一种概念模型； ③ 既不属于微观粒子，也不属于宏观颗粒； ④ 等同于流体质点假说； ⑤ 其大小与原子、分子相比，是一个很大 的集合体，但与宏观颗粒相比，是一个 微不足道的微小单元。 第一节 理想流动模型概述 流动模型 1、理想置换——活塞流模型 2、理想混合——全混流模型 同一截面上组成、温度、 流速、密度等均匀一致。 不存在任何“返混”现象 反应器内均匀一致，浓度、 温度等参数与出口浓度相等。 达到最大程度的“返混” 第一节 理想流动模型概述 理想流动反应器： 物料的流动状况具有理想流动模型特征的反应器 称为理想流动反应器。 间 歇 反应 器 活塞流反应器 全混流反应器 ——无返混，物料粒子同进同出。 ——无返混，物料粒子同进同出。 ——返混程度极大，不同停留时 间的物料粒子混合均匀。 （BSTR） （PFR） （CSTR） 连续流动反应器 第一节 理想流动模型概述 没有混合 （BSTR） （PFR） （CSTR） （平推流反应器） 间 歇 反应 器 活塞流反应器 全混流反应器 第一节 理想流动模型概述 思考题：试比较混合与返混的区别。 混合 返混 *不同外观特征的个体 混和在一起的过程 *不同停留时间的个体 混和在一起的过程 *仅仅是空间位置的搅 混过程 *不仅是空间位置的搅 混过程，而且是时间 顺序的搅混 （BSTR） 有混合 无返混 第一节 理想流动模型概述 偏离平推流的情况