第四章习题解答

1、41 有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为100L，流量为10L/min，试估计离开反应器的物料中，停留时间分别为01min，210min和大于3min的物料所占的分率。 解：10010min10RmVtV则V100LRV10L min已知1/10(1)10.0952Fe 01min10/102/10(10)(2)(1)(1)0.4509FFee210min30/101(30)1 (1)0.0498 Fe30min1/( )1mtF te 又故4-3. 用脉冲示踪法测得示踪物浓度如示：t/s04896144192240288336384432示踪物浓度/(g/m3)0000.10.510.

2、08.04.000试计算平均停留时间，如在反应器中进行一级反应A P，k=7.510-3s-1，求平均转化率，若分别采用CSTR和PFR，其平均停留时间相同，则反应结果分别为多少？解：平均停留时间：00( )144 0.1 192 0.5240 10.0288 8.0336 4.00.1 0.5 10.08.04.0( )6158.4272.5( )22.6mtC ttC ts平均转化率： 000( )11( )ktktAmeC txet E t dtC t 333337.5 101447.5 101927.5 102407.5 102887.5 103360.10.510.08.04.012

3、2.60.3396 0.1 0.2369 0.50.1653 10.00.1153 8.00.0805 4.0122.60.865eeeee 37.5 10272.5110.870mktAxee 311110.671117.5 10272.5Amxkt 对PFR：对CSTR：4-4 用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应A+BP，已知，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化率可达99%，试计算：（1）该反应器的平均停留时间及方差；（2）若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？ 000( )5283( )7.98( )662( )t c

4、 tttE tdtsc t解：（1）2222222000( )81932( )( )( )7.9860() 0,1662( )tt c tt E t dtttsc t2220 .9 4 2 2tmt(2) (2) 211 . 0 9 6m 平推流 即1kAxe 7.980.991ke可求得：10.577ks多釜串联：1.0961111()110.8367.9811(/)10.577()1.096mmBmxkk tm可达到转化率为83.6%4-7 在全混流反应器中进行液-固反应，产物为固相，反应为一级，已知k=0.02min-1,固体颗粒的平均停留时间为100min,求（1）平均转化率; (2)若转化率低于30%为不合格，试计算不合格产品所占百分数；（3）若采用两个等体积的全混流反应器（总体积不变），试计算不合格产品百分数。11110.66711 0.02 100Amxkt 解： （1）（2）先计算转化率达0.3所需的反应时间。根据 可知：1ln1A fk tx1111lnln17.8min10.021 0.3Aftkx再计算停留时间小于17.8min的粒子所占分率。17.8/100(17.8)10.163Fe 16.3%即为不合格产品所占分率。（