《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案

1、第二章均相反应动力学基础-4三级气相反应2now: 2no：,在30t及1攻，/2卜反疢，己知反应逨率常数 = 2.65xlo4 z2 - s , 以=农示，反应速率常数各应为何值？解：原逨率方程-g = -=2.65xl04d（1）at由气体状态方稈有当力中位为 g flcffr 时，r=0.08477, t=303ko所以= 2.65 xlo4 x (0.08477 x303)'3 = 1.564 mol!ls«icrrry1 考虑反a_*3p，其动力学力程为（_,j = -£=。试推导：在恒界卜以总hi ydt yp衣示的动力学方程解：<5-3-1-2

2、x 1因.铲会，微分得 vdt rt dt代入原动力学方程粮理得-空卜kpaat没仞始吩料为纯a. jx）= i,总hi:为/；0 =。反mzhim屮总咿尔数根据膨胀w子定义2-6.随卜.上式讨转换为所以dt da dt将式(2)和式(3)代入式(1)粮理得dp4( + 1)-/! = -/)在 7001及下发生下列反掩：c4h10 2c2h4+h2,反应开始时，系统屮介c4hidll6kg,当反应完成50%时，丁垸分还:以lahgf!cnr的逨率 发生变化，试求下列?项的变化速率。(1)乙烯分hi;(2) 的物质的mol: (3) 丁烷的呼尔分数。解:116x1000f0 = nc.0 =

3、2000 molrc.h. = 2(-,qaje) = 2 x 2.4 = 4 8 irgfl(c swww.khdaw com- = 2000x(l+2xlxo.5)xo.8 = 3200 niol/s反应 a p s. (-/j) = irlca, (-/) =已知/=0时，ca = cm，=0, 4/: = 0.2。反应在等温、m耿反应器屮进行，过w为w:界过求反应产物 p的瞬时收率与总收率。aa-a ha计灯。第三章均相反应过程解：(1)= 0.0926 niiu 1t = 111=in= 13 min(2)平推流反应器1-么0.09261-073/ = = = 0.0769 min

4、'r=07(3)全混流反应器相-jj 0 0926x(1-0.7) as> = i =一=0.0397 mill4t 25.2=25.2 niin3-2&555k及3kg/cm2下，在平推流反应器屮进行反应：a p,己知进料中介30%a (咪尔分牛)，其余为怕十i:物料，加料流m为63 mol/s.动力学方杓为：(-/>) = 0.27& (niol/np*s),为达到95%转化率。试求：(1)所品空逨足多少？ (2)反应器容积人小。解:fzrt 6.3x0.08206x555p 3x9.81x104/1.013x105= 99 42 l/s = 0 099

5、42m3/51in= 11.is1-0.953> = l/r = 1/11.1 = 0.09 s1 vot =0.09942x11.1 = 1.104 in53-4均相气相反应a 3p,服从二级反应动力学。5kg/cm 350r和vo=4ni3/h下，采 用一个2.5cm内柃，2m长的实验反应器,能获得60%转化率为，设计工业规模的反应器， 当处理蜇为320m3/h,进料中介50%a, 50%悄性物料时，在25 kg/cin2和350x?下反应,为获 得80%«化率.试求:(1)需用2.5cm内径，2m长的管子多少根? (2)这些管子极以并联或串联?5x9.81xl048314

6、 x (350 + 273)假没流动状况为平推流，忽略ik降，反应气体符合现想气体行为。 解：= 2，= 1=97.4 inol/in3所以由设计方程所以j_2_+121no_.vj+o4.905；z- 4 9°0(1)e业反应条件卜:(2)比较式（1）和式（2）得:10.36vq10.361320,。扣_ =乃=x x= 67.6 « 68k4.905vq4 9052.54应并联组合。3-5内烷热解为乙烯反应可衣不为：cjhs jh4 + ch4.(忽略副反应)在7721c等溢反应时,动力学方程为:-与=也，其中，m>.4h*o芳系统保证恒压,ut戶=1 kgf/c

7、in2，tv=800l/1i （772ec> 1 kg£7air ）o 求xa = 0.5 时，所说平推流反向器的体积。 解： 么=1+;-1 = 1，z®=1因 心=3,动力学方程可转换为：rtatca - “(i-、)-1+xc。1 + 设ii方程(lln2-0.5)=2.216hr= vot = 800 x 2.216 = 1773 l3-8级反应a p.在一体积为vp的平推流反应器屮进行，c知进料温没为150t. 活化能为84kj/mol。今改用个浞流反疢器，起所w体积为vin,则vm/vp应有何关系？ ？7转 化率分别为0.6和0.9,如逛使vm=vp.反应

8、温沒应如何殳化？如反应级数分別为n=2. 1/2- -1时，全浞流反应器的体积将怎样变化？解：一级+ w逆反应设计方程pfr(a)cstr等温反应i则.二）（2） x'i 7h=150bc,般求4 = .则釘.a-xjma-)tm)_(c)当= 0.6时，由式（c）求得7；=159-c当心= 0.9 时，由式（c）求175.6 "c（3）u级不可逆反应设计方程cstrn=2 时(d)当n=l/2时_1 + (1-v卯-.)1'2 - q-.u)】2(1-)1'-3-10当n=_l时己知以=lmol/l,且si为目的产物，求：（1）全浞釜；（2）平推流；3）你所

9、没想的记介适反w器或流w所ftg获得的si敁w浓度足多少?解:与 ca 时 > h =1.0 mol/l(2) pfr 1 + - 2当 q = 0 时， cj. = 0.5 mol/l。（3）采用个混流反hv:器与分离装咒组合，=l,0mol/l.第四章非理想流动4-2脉冲示踪测得如下数据，求e、ft/min012345678910c(t>/(g/l)00356643210解：(1)求 co。 =fa<=30*0t/inin012345678910c(t)/(g/l)00356643210e(0000.10.16330.10.0670.0330f(t)0

10、00.050.1830.3670.5670.7330.850.93309831te(t)00330.30te(t)00672.70/= 4.78 min(7； = 26.3-4.782 =3.462 = 0.152 4.78-ff一反何器被jij tx；一级反成，对该反成器进行示踪i、v答试验.在进i出加入6函数， 水踪物在出u处响hv为：t/s1020304050607080c(t)03554210解:己知该反应作令混釜中进行时，在m样t下， = 0.82,求本反应器所能获得的t/s1020304050607080c

11、(t)03554210e(d00.0150.0250.0250.020.010.0050te(t)00.3075110.60.3500622.540503624.50xa(t)0. 68620. 90150.96910 99030.99690.99900.99970 9999xxe(t)00.01350.02420.02480.01990.010.0050co = y0+4x(3 +5 + 2)+2x(5+ 4+ 1) + 0= 200t = y|0 + 4x (0.3 十 1 + 0.6) + 2x (0.75 +1 + 0.35) + 0 = 39.3 s，10 ，ct； = 0 + 4

12、x (6 + 40 + 36) + 2 x (22.5 + 50 + 24.5) + 0】-39.3- = 195.5195.53932|!1 cstr的没i|斤程= 0.127_ hrwoii59s|用小叫反应时叫代入上式计兑矜化率，并填入表格。= y0 + 4x （0.0135 + 0.0248 + 0.01） + 2x （0.0242 + 0.0199 + 0.005） + 0 = 0.9714-6 一个封闭矜器，己知流动时测neululu 若川串联的全浞流反似器能表达此系统. 则中联釜应为多少？心併2（条戶）解:=2 x 0.2 - 2 x 0.22 x （1 -史一5） = 0320

13、5n =y =-=3.12 « 3a； 0.32054-10脉冲小踪测得反j、v器内伶衍时问分布数据如题4-9。进有液液均相反应a+b-产物.己知=若此反应在f推流反敁器中进行.可得转化申为99%.求（1）用扩敗税咿吋，转化韦为多少？ （2）假定多级全浞流投用， 求釜的数h及所能达到的转化率。解：（1）4-9己接得=0.127.反应器为闭式容器，则由。卜份2 3（1-，'）=。127 试差法解得14.7。由pfr中二级反应的s计方程r = -一么）=_ = _099_ = 99 l-xa 1-0.99由 irc = 99 , pe/2=7.35,查阁 4-17，1- = 00

14、18 所以，扩敗模咐计算的转化牛.么=1-0.018 = 0.982多级全混流模型的参数，+丄-7.，、，由 ar=99，n=8 rtiyfu，1-4 = 0 017所以，多级全浞流投型计w的转化率h = 1-0.017 = 0.983第五章 催化剂与催化反应动力学5-2a + b oco*3)b + o 2 <a o i+b o 2b ob + o 4co 2+ o i(4)ao+bc+ oc。c+ o=2.8x10 cuist sfpp 350xl04xl.06cin2/s= 9700a(77 j/)12 = 9700 x 2.8x 10_7 x (773 +120)1'2

15、= 6.89xlod = l dml dk = 1/0.155 + 1/0.00689° °°66 1 ； s0.52x0.0066心十=3第六章固定床反应器6-13x10 "x4.63xl.5。上 25000_“63m/s p 1.5x3600 y = = 2103 > 1000/(i - b)1.8 x 10_5 x (1 - 0.45) 知=1.75=i.75xxujh.5x4.63:=4-53xio； pa62hry = 0.2271=0.227 x2x(1-0.42)1i-i 黑=69-2w/m2 査阁6-15得我=0.17為=0.06

16、妗】，=006+(017 - _x=0128左=0.42x 1 +所以又69.2x0.005 a 0.0546+1-0.42 0.128 0.0546= 2.668+4.34 = 7.011221 = 0.05 舍阁 644 得(a/3) = 0.11 dt 0.1= 0.005x2xl.5=ii45f /x 13.1x10'5则=+= 7.01 + 0.11x114.5x0.7 = 15.83=15.83x0.0546 = 0 886 w/m - k4 = 10.6 舎阁 6-15 得 = 0.105 a1-0.70.1050.0546io.7xf2+) +av 0.0546 )=

17、5.838 + 3.175 = 9.013久=28.3x0.0546+0.005 = 308.8 w/m2 - k) 由式6-334(/2)308.8x0.1_=17.4 人 2x0.886汽阳 6-16 得 a = 5.2，<d(句=0.2741#z4x(/)(z/)(zja)4x005x10x15,830.7x114.5=0395 >0.2/%=閲蜘0.886(5.2 + 0.27/0395) = 52.1 w/m2. k100第七贲流化床反应器解： d = -t-tt_zz-ttzz-zzzt-tz=18.45 x 10 =1.845x10 mr x 5.8527.0527 9530 076.493.84y + d 4031.52516105假s <201650/i (1.845 xl0 j)(1300-1.453)x9 81 =仪以 xl0-、心165