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1、PAGE PAGE 4总分核分人姓 名一、密封线内不准答题。二、姓名、准考证号不许涂改,否则试卷无效。三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。四、试卷印刷不清楚。可举手向监考教师询问。学 号所在年级、班级密封注意 意:卷号:B 二OO 五 二OO 六 学年第 一 学期期末考试 化学反应工程 试题(开卷) ( 化学工程与工艺 专业用) 题号一二三四五六七八九十题分2416104010得分注意:学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者,试卷作废。一、填空题(共24分)1、(2分)某反应的化学计量方程式为A+2B=L+4M,其速率式为-rA=0.5CACB2,假如
2、化学计量式写成A+B=L+2M,该反应的速率式是 -rA=0.5CACB2 。2、(2分)氧化亚氮均相分解反应,其活化能为2.2105J/mol,600时的分解速率是500时的50 倍。3、(4分)分子扩散过程中,传递过程的阻力来源于 分子间的碰撞 ;努森扩散过程中,传递过程的阻力来源于 气体分子与孔壁的碰撞 。4、(4分)停留时间分布的实验测定方法主要是 应答技术 ,示踪剂输入的方式有 脉冲输入法 、 阶跃输入法 及 周期输入法 等。5、(2分)固定床反应器拟均相模型中,活性校正系数要考虑 传递过程的影响、催化剂的中毒、结焦、衰老、还原 等因素。6、(4分)一级不可逆反应过程,已知kL=10
3、-4m/s,DL=1.510-9m2/s,如果k1=0.1s-1,当aL达到67.7时,反应方能在液流主体中反应完毕,此时传递表面上的平均液体厚度为1.510-5m。7、(3分)根据气液并流向下固定床内气体和液体的流动状态,可主要分为稳定流动滴流区、脉冲流动区、分散鼓泡区三个区域。8、(3分)床层持液量可分为内持液量、静持液量、动持液量三种。二、简答题(共16分,每小题8分)1、如何判别内扩散影响已经消除? (2分)对于一定粒度的催化剂在一定的温度和气体组成下反应时,常用粒度试验或总体速率测试来判定是否存在内扩散影响。 (2分)粒度试验:在温度、反应气体组成、空间速率都不变的情况下进行,若实验
4、测定的转化率或多重反应的选择率随粒度减少而提高,说明内扩散的影响不可忽略。 (2分)=2,左式为内扩散的判据式,左端项为可测项。(2分) 1时,内扩散影响可略去,右端2=(1) 1 1时,内扩散严重影响,= ,右端2=12、解释下列参数的物理意义:无因次参数M,增强因子、液相利用率。 (3分)M表示液膜中化学反应与传递速率之间相对速率的大小,是判断反应在膜中进行还是在液相主体中进行的依据。 M1,说明反应速率远比传递速率小,化学反应扩散到液相主体中进行;M1,说明反应速率远比传递速率大,传递的数量完全可以在膜中反应完毕。(3分)=的作用:降低液相传质阻力的比例(增强液相传质系数的倍数)。 (2
5、分)= =表示液相反应被利用的程度。三、分析题(10分)姓 名一、密封线内不准答题。二、姓名、准考证号不许涂改,否则试卷无效。三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。四、试卷印刷不清楚。可举手向监考教师询问。学 号所在年级、班级密封注意 意: 作出全混流反应器移热速率QC和放热速率QR与温度的关系图,注出热稳定点与非热稳定点,说明理由,并写出热稳定性的判据。(3分)(1分)a1、b1、c3、a3、b2为热稳定的状态点,c1为非热稳定的状态点。(2分)b1点为热稳定的状态点, 当T增大,因为,则 QRQC, T下降回到b1点; 当T减小,因为QC,T上升回到b1点。(2分
6、)c1点为热稳定的状态点, 当T增大,因为,则QRQC,T上升至b1点; 当T减小,因为,则QRQC,T下降至a1点。(2分)可见,热稳定性的判据为。四、计算题(共40分)1、(10分)确定下列反应物系的独立反应数 CO2、MgO、CaO、MgCO3、CaCO3,Ca、Mg、C、O (6分) CO2 MgO CaO MgCO3 CaCO3 0 0 1 0 1 Caji= 0 1 0 1 0 Mg 1 0 0 1 1 C 2 1 1 3 3 O(4分)由上可知,矩阵ji的秩为4,而反应组分数为5,因此独立反应数等于5-4=1。2、(15分)今有二级反应A+BP,现用两个平推流反应器串联操作,已知
7、CA0=1mol/L,VR1=120L,VR2=240L。反应器1温度为T1时,kT1=1L/(hmol);反应器2温度为T2时,kT2=2L/(hmol),进料体积流量V0=1/min,试问两个反应器前后顺序不同时何者为优?VR1,T1VR2,T2(1) CA0 CA1 CAFVR1,T1VR2,T2(2) CA0 CA1 CAF对第一种情况(4分)CA1=(3分)CAf=对第二种情况(4分)CA1= = = (3分)CAf= = =(1分)可见,这两种操作方式等效。姓 名一、密封线内不准答题。二、姓名、准考证号不许涂改,否则试卷无效。三、考生在答题前应先将姓名和准考证号填写在在指定的方框内
8、。四、考试不许左顾右盼、不许传递纸条、不许将书籍等资料带到座位上,否则按违纪处理准考证号就读学校密封注意 意:3、(15分)用脉冲法测定一反应器的停留时间分布,得到出口流中示踪剂的浓度c(t)与时间关系如下:t(min)05101520253035c(t)(g/L)03554210试求平均停留时间tm与方差t2、2。(1分) 由下式计算平均停留时间: tm=(2分) 由下式计算方差: t2=tm2(3分)具体计算过程见下表:t(min)05101520253035c(t)(g/L)03554210(g/L)0381317192020tc(t)(gmin/L)01550758050300t2c(t)(gmin2/L)0755001125160012509000(1分)=0+3+5+2+1+0=20(1分)=0+15+50+50+30+0=300(2分)tm=15min(1分)=0+75+500+1250+900+0=5450(2分)t2=152=47.5min2(2分)2= = =0.211五、证明题(10分)物料A的液相平行反应为:AL(异构反
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