“聚合过程原理”习题

1、.WORD完美格式.技术资料.专业整理.技术资料.专业整理.“聚合过程原习题第二章按物的相态、结构形式、操作方式和体动及混合形式分类，反应器可分为那几类？名词解释：返混;微观混合;宏观混合;停时间分布函数;停时间分布密函数;平均停时间有效用系数想反应器设计的基本原是么？反应器的动模型有哪些？各有何特点？平推及想混合反应器的停时间分布有何特点？返混对简单反应、复杂反应和连反应各有何影响？描述连续式反应器的重要性质有哪些？微观混合和宏观混合对想混合反应器各有何影响？第三章在双分子热引发和双基终止时，间歇式和连续全混式反应釜对产物的转化、积平均聚合有何影响？在阳离子聚合中，采用间歇操作和连续操作对其

2、转化和平均聚合和分子分布有何影响？要制取高分子的缩聚物时，在论上和操作方式上可采取哪些措施？间歇操作的和连续全混反应釜对缩聚反应的分子分布有何影响?第四章非牛顿体可分为几类？各有何主要特征？影响高聚物剪动曲线的因素有哪些？宾汉塑性体为何具有屈服应？名词解释：入口效应；孔口膨大（Barns）效应；弹性回缩现象；法向应效应；Toms效应用幂模型如何计算动为指数n？为何体的假塑性为只表现在某一剪速范围内？指出下列体系可能属于哪种非牛顿流体类型？高分子凝胶，饱和聚酯溶液，牙膏，聚丙烯熔体。可采用哪些仪器和方法可测量非牛顿流体的流变特性?试讨论高聚物的平均分子量及分子量分布对其剪切流动曲线的影响.为何胀

3、塑性流体的粘度随剪切应力的增加而增大?第五章工艺过程对搅拌的要求主要有哪几种?各起何作用?漩涡对聚合过程有何影响？工业上可采取哪些措施消除搅拌所产生的漩涡？3.说明Navier-Stokes方程式和无因次Navier-Stokes方程式中各项所代表的物理意义。解释功率准数、无因次速度、泵送准数和无因次混合时间的物理意义。工业上处理不相溶液体有哪些方法？各起何作用？在分散体系中,有哪些力作用于分散相?对分散相起什么作用?在“混合和搅动”及“悬浮”类型的聚合体系中,搅拌任务的“尺度”和“难度”各指什么?表征搅拌器特性和行为的无因次准数有哪些?各与流体及搅拌器的什么特征有关?9.搅拌器功率计算和压力

4、计算的基础是什么?10.什么是搅拌过程的混合时间?它与搅拌过程有何联系?搅拌器的设计中主要应确定哪些参数?在搅拌聚合釜的放大时,着重需考虑的问题是什么?“方次法则”中的指数有何意义?第六章1.在聚合过程中,可采取哪些措施控制聚合反应所产生的热量?2.说出搅拌聚合釜的几种传热方式和作用可采用那些方法提高总包传热系数K的值?阐述搅拌分散过程和传质过程的关系,它们与搅拌器的设计有何联系?计算题1.有一反应，在一间歇反应器中进，经过8min后,反应物转化掉80%，经过18min后，转化掉90%。求表达此反应的动学方程式。1xkt=一AcA01xA(kc)10.81AO8min810.82(kc)10.

5、91AO18min1810.92假设正确，动力学方程为dcA=kc2dtAN=22.反应2H+2NOTN+2HO，在恒容下用等摩尔H2和NO进实验，测得以下数据：求此反应的反2222应级数。总压kg/cm20.2720.3260.3810.4350.443半衰期S256186115104672n11C1nlnt2n11=lnk(n1)+(1一n)lncAOk(n1)AOpP解：已知：c=AO=总0AORT2RT即：nt=k+(1一n)lnr20lntlnp作图为】2A0lntz5.585.234.914.644.2lnpA0-4.3-4.11-3.96-3.83-3.61斜率=435-(432

6、61)=-2即：一n=2/.n=3截距=11.42+ln100.08206=6.62得k=218(mol7)2-s3.可逆一级液相反应ATp，以知C0=05mol丨I,C0=0，当此反应在间歇反应器中进时，A0P0经过8min后，A的转化是33.3%，而平衡转化是66.7%，求此反应的动学方程式。4.三级气相反应2NO+OT2NO，在30C及1kg/cm2下，以知反应的速22=2.65x10412/mol2s，今以-r=kp2p表示，反应速常数kp应为何直2-r=kp2p表示，反应速常数A5.考虑反应AT3P，其动学方程式为p=p+3(pt即P表示的动学方程。：(一J(-rA)一r=-(1/V

7、)(dn/dt)=k(n/V)，试推导在恒容AAA0-p)AA0Ap=-2p-ptAA02dp=2adt1dnn=A=k4-vdtVdc1dp1dp1dpn=A=A=A=4=kAdtRTdt2RTdt2RTdtV=k厶RT得吒=2kpdtA6.在700C及3kg/cm2恒压下发生下反应：有C4H10为116kg，当反应完成50%时，丁烷分压以(1)乙烯分压；(2)H2的摩尔数；(3)丁烷的摩尔分。解：=kcA-J常数以总压C4H102C2H4+H2，反应开始时，2.4Kg/cm2s的速发生变化，试求下项次的变化:系统中含C斗丑02CqHa+丹22B+Ct=0EnA=l(a)乙烯的分压dtP莎=

8、nRT,PV=uRTt=C卜7也=CjA00rA7.在一等温操作的间歇反应器中进某一级液相反应，13min后反应物转化掉70%。今把此反应移至平推反应器或全混反应器中进，为达到相同的转化，所需的空时和空速各是多少？解：间歇反应器TOC o 1-5 h z07dX11k=0.0926min-17A二一ln=13aooKC(1-X)Kln1-0.7=13A0A平推反应器T=-jCACA0A全混反应器0.7dXAK(1-X)AKini-o=i3minCXT=A0_ArACXA0AKC(1-X)A0A1_07=25.2min&在555K及0.3MPa在平推管式反应器中进反应：A一P，已知进中含30%A

9、(摩尔百分数)，其余为惰性物，加为6.3mol/s，动学方程式为丫AkCA，为达到95%转化，试求：(i)所需空速为多少？(2)反应器容积大小。PY解：CAO=A0RT3x98.1x0.38.314x555二0.019134mol/lCA0(1-A)=1+Y5XA0AA0.019134(1-0.9)=0.0019134mol/l1+0.3x0 xX)AT=-jCACA0dCArA0.0019134dC1-后=丽河10=85漁A0.019134FV=Ao0CA06.30.019134x103=0.3293m3/sV=V)T=0.32938.528=2.808m3TOC o 1-5 h zjcdc

10、jcdcA0A=A0Ac(-r)c0.27ccAAcA0A1lc1l11l1.In-0=ln=ln=11.1sc0.271-x0.270.05AAFA0c=A0=0.09s-111.1=F-30%=6.3x0.3=1.89mols10P0.3x0.3;A0=19.5molm3RT8.314x555pT11.1F=1.89x=1.076m3A0c19.5A0液相反应A一P在一间歇反应器中进，反应速如下表所示：TOC o 1-5 h zCAmol/l0.10.20.30.40.50.60.70.81.01.32.0A(-rA)mol/lmin0.10.30.50.60.50.250.10.060.

11、050.0450.042(1)Csn=1.3mol/l，CAf=0.3mol/l，则反应时间为多少？(2)在平推反应器中进，Csn=1.5mol/l，A0AfA0FA0=1000mol/hr，求XA=0.80时所需反应器大小。(3)当C=1.2mol/l，F=1000mol/hr，X=0.75时，求所需的全混釜式反应器大小。A0A0AcA曲线1(1)由cA(rA)表作出厂)AA(-r)ABRc=1.3mol：L,c=0.3molLt0Af用梯形法(1)=0.1x(0.5-1x2+0.6-1+0.5-1+0.25-1+0.1-1+0.06-1x2)+1x0.2x(0.06-1+0.05-i)+1

12、x0.3x(0.05-1+0.045-i)22=12.7mincA0.10.20.30.4050.60.70.81.01.32.0(r)A0.10.30.50.60.50.250.10.060.050.0450.0421103.3321.67241016.672022.2223.8(r)Ac=c(1x)=1.5x(10.3)=1.05molLTOC o 1-5 h zAfA0A1.5叭1.05(-r)AVLdc=A0Ha)FcAoA用内插法：c=1.05,A2)cA=1.5,20+005-(22.2220)=20+0.167x2.22=20.37(-r0.3A)10.222.22+-(23.8

13、22.22)=22.67(r0.7A)梯形法V1p=F2A0 x(1.3-1.05)(20.37+22.22)+；-0.2x(22.22+22.67)=9.81minLimolV=9.81xU=9.81x100060=1091pc1.2A0(3)c=c(1-x)=1.2(10.75)=0.3mollAfA0AVc-c1.2-0.3=f=1.5Fc(-r)1.2x0.5A0A0Af1000V=1.5x=25L6010.均相气相反应A3P，服从二级反应动学。在0.5MPa、350C和V0=4m3/hr下，采用一个2.5cm内径、2m长的实验反应器，能获得60%转化。为设计工业规模反应器，当处为32

14、0iWhr，进中含50%惰性物时，在2.5MPa和350C下反应，为获得80%转化，（1）需用2.5cm内径、2m长的管子多少根？（2）这些管子应以平或联联结？假设动状况为平推，忽压，反应气体符合想气体为。11.丙烷热解为乙烯的反应可表示为C3H8一C2H4+CH4(忽副反应)，在772C等温反应时，动学方程式为-dp/dt=kp，其中k=0.4hr-i。系统保持恒压，P=0.1MPa，V=800l/hr(772C，O.IMPa)，求AA0当XA=0.5时，所需反应器体积。0.1X106c=pA0解：恒压变容反应=11.5molm38.314x1045Vp=cv0fXdXAAAA00(-X)A

15、1-XpAA01+XA2(1+x)2dtAdXk即：一A:dt2cdX(r)=A0aA1+xdtAVfXdX.u=JXAa-v0k(1-x)0(1-x)2ApAdpAdt与=P(dtA0a=-kp=-kpA1(1+x)(1x)x1dxAA)A(1+X)2dtA1-XAA01+XAkk=-(1-X)(1+X)=-(1-X2)AA2=2CA0(1-S)=2ln1k1-xA詁2=3466V=3.466x0.8=2.77m3p12.想气体分解反应AP+S，在初始温为348K、压为0.5MPa，反应器容积为0.25M3下进，反应的热效应在348K时为-5815J/mol，假定各物的比热在反应过程中恒定，

16、且分别为CpA=126J/molK，CpP=CPS=105J/molK；反应速常数如下表所示：试计算在绝热情况下达到90%转化所需的时间。T，K345350355360365K，hr-12.333.284.617.209.41T/K345350355K/h-12.333.284.613603657.209.41试计算在绝热情况下达到90%转化所需的时间。解：T345350355360365k2.333.284.617.209.40X1/T0.0028990.0028570.0028170.0027780.002740y.ilnk0.84591.1881.5281.9742.242.Ek=ke-

17、rt0lnk=lnk0作图得截距2242-8459=-8780.5得斜率=-10.00274-0.002899Ek=8780.5lnk=E1-+Ink=8780.5x0.002817+1.5=26.32/.k=2.90 x1011用最小二乘法lnk0工y工x2-工xy工xmzx2-(工zzzz=7.7779x=0.014091ix2=3.9727x10-5ixy=0.021778iilnk=7.7779x3.9727x10-5-0.014091x0.0217785x3.9727x10-5-(0.014091)2=26.9164k=4.894x10110.WORD完美格式.WORD完美格式.技术

18、资料.专业整理.(1.技术资料.专业整理.m工xy工y工x=iiii_Rm乙x2-(乙x)2ii=5x0.0217787.7779x0.0140915x3.9727x10-5-0.0140912=8998.96=-9000E=9000R+JTAcdtTpT0恒容反应-AH)=(-AH)AA348=5815-JT(2x105-126)dt348=581584T+84x348=3504784T由热量恒算式tvAvyc+yc+ycRApApppspsxxy=ay=ap1+xs1+xAAc)-xpARdx(一AH)=ncdt=n(1+x)cdtAAc=cR=vp1xy=AA1+xAc(ccc=pApA

19、呼v1+xA126+84x1+xA=117.7+75.7x(1+x)c=a8.34(1+x)Av1丰xA11/117.7、xA13504、ln(x+)ln(T+)75.7LA75.7=8484T0AdTdx以而A=117.7+75.7x3504784TA3481Hn(x+1.5548)ln1.5548=1Hn(417.2T)75.7A8484xTln(a+1)=ln(6.027)75.71.554869.22xT(t+1)-1.11=6.0271.554869.22T=417.2269.22(1.5548)1.111.5548+xAJxdxA=J4A0kexp(ER1T)(1x)0At=CJX

20、AA00dxA(-r)Aln69.22令I(x)=1kexp(-ER-1T)(1-x)xA00.10.20.30.40.50.60.70.80.9T348352.356.9360.3363.5366.4369.0371.373.5375.56311334463I(x)0.34840.2750.2280.2050.1920.1890.1990.220.2960.5237473847794用梯形求积分dxt=f0.9dXAo(-r)A=Ax(09+1+1)A2180.3484+0.52342=0.2252hr=0.1x(+.+1)813.一级反应AP，在一体积为Vp的平推反应器中进，已知进温为15

21、0C活化能为84kJ/mol，今如改用全混反应器，其所需体积为Vm，则Vm/Vp应为如何？转化分别为0.6和0.9，如要使V=V，反应温应如何变化？如反应级数分别为n=2，1/2，-1时，全混反应器的体积将如何变化？解：平推反应器=VVJXA0A00dX”K(C(1-X)A0A=01nKn=1全混反应器VCXVXVA二一0 xAm0A0KC(1X)K1XA0AAV1X1P:aInVX1XmAAn=2=VCJx0A0dXAAKC2(1-X)2AA0V=0KCA0X1-XA=VC0A0XKV2(1-XA1A)2V=0KCA0XA(1-X)2AV-P=1XVAm1n=2V二VCJXAp0A001VC

22、2JX0_A0XA,1K0KC】2(1-X)20A0AdXAdX12VC20_A0Kn=-1VpfXdXVC2二VCJXAA二0A00A,00KC-1(1-X)-1KA0XA(1-X)dXAZoCL(x1x2)KA2A二VCA0KC-1(1-X)-1AA0V(1-X)-pAVm平推反应器-=4PK150ln1-XA丄in丄K1-X150X1XAK1-XTA全混反应器v-X=0AmKT1-XAlnK0.4150T=423K=159CXA=0.60.6K1-0.6TKT-K150二1.637二e-:(T-盂)8450311=e-&314(T-423)=1.637XA=0.9丄InK15011-二1.34924x10-4423T10.91-0.9KT1-0.9K84x103丄丄J_3.90865_e-8.314(t-423)_3.90865K150T=44.86K=175.6C某一反应，在间歇反应釜中进实验测定，得到如下数据：试预测：(1)三个全混釜联，每釜停时间为2hr，