06级《反应工程》试题A及答案

06级化学工程与工艺专业反应工程试题A答案*--四五六七八九十总分36141515155100填空题（每空2分，共36分）1）《化学反应工程》是研究和学习反应圈和反应动力学的课程；2）理想反应器模型为两种，分别为：全混流反应器,其和3推流（活塞流）反应器,其=0;3）按照反应器的流动形式和结构区分，反应器可分为釜式反应器和萱式反应器;4）复合反应的基本类型主要有：并列反应、平行反应和连串反应,可用符号进行表示，如并列反应，则另外两种复合反应的符号I岭。AfP<表示法分别为：平行反应：Q；连串反应：_E_5）温度对化学反应速度影响的数学表达式为：k=e而,该公式又叫阿仑尼乌斯公式。6）实际反应器也可用数学模型表示，即非理想流动模型，分别为：离析流模型、多釜串联模型和轴向扩散模型。7）研究反应物料在反应器内的停留时间分布的实验测定方法有脉冲法和阶跃法;8）对于合成氨反应，N2+3H2=2NH:1,反应物和生成物的反应进度超II，反应速率不同O二、简答题（14分）解释化学反应过程中，转化率、收率、选择性的概念，并用数学表达式说明三者之间的关系（6分）。答：化学反应过程中，转化率X是针对反应物而言，而收率Y是针对产物而言，他们与选择性S之间的数学关系式为：Y=S*X；解释空时和平均停留时间的概念（4分）。答：空时具有时间量纲，,小=磊量'空时越小'反应时间越短，生产能力也越大。对于等容均相反应过程，空时等于平均停留时间。解释物料的寿命和年龄的概念（4分）。答：寿命指物料从进入反应器到离开反应器的时间，年龄指物料从进入反应器到当下的时间。三、计算题（15分）在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：CH.COOC.H.+NaOHfCH.COONa+C,H、OHJNJ该反应对乙酸乙酯A及氢氧化钠B均为一级，即「二反d“，。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L,反应速率常数k等于5L/（molmin）o试求乙酸乙酯转化率达到80%时的反应时间。解：Cao~Cbo~0.02,C）=C"（l—X人），c%=c%0（l—Xg）,显然，Xa=Xb»对于单一反应，（-R,P=r=^CACB=%C；o（l-X；）2cxvdXa,矶kcU\-xAcxvdXa,矶kcU\-xAy—^-=40（min）1—X'为了测定一个封闭式流动反应器的停留时间分布，采用脉冲示踪法，测得反应器出口物料中示踪剂的浓度，如下：t/min02468101214161820c(t)/(g/L)00610121296420试用数值积分法(梯形法或辛普森积分法)计算:(1)反应物料在反应器中的平均停留时间，和方差巴2、小(2)如果用多釜串联模型拟合，相当于几个等体积的全混釜串联？答：用公式7at2=^t-^2E(t)dt,利用梯Jc⑴出形法计算出相应的值，填入以下表格:t/min02468101214161820c(t)/(g/L)00610121296420E(t)000.10.20.20.20.10.10.100t*E(t)000.411.621.81.410.60(t-tm)"2*E(t)003.22.30.600.81.82.62.30(1)求得：7=9.705、bj=13.487、crj=^-=0.1432；t~(2)因求得N=6.983627五、计算题(15分)已知，一等温闭式液相反应器的停留时间分布密度函数E(Z)=/*exp(-r),min-1,试求：(1)平均停留时间7和方差4、其；(2)停留时间小于2min的物料所占的分数；答:t=[fEQ)力=exp(-Z)=-(2+2*t+tA2)*exp(-t)=2(min)bj=£(z-r)2E(t)dt=1Q-2尸*/*exp(-r)t/r=-(2+2*t-tA2+tA3)*exp(-t)=22b；%=—=65P2=(E(t)dt=俨exp(-/)=l-3*exp(-2)=0.5940六、渗透式双语（共20题，每题0.5分，共5分，答对10题即满分,答错不扣分）序号汉语或英文缩写英文1化学反应工程ChemicalReactionEngineering2离析流模型segregationmodel3停留时间分布residencetimedistribution4化学平衡chemicalequilibrium5浓度concentration6偏微分方程partialdifferentialequation7间歇反应器batchreactor8转化率conversion9选择性selectivity10吸热endothermic11收率yield12放热exothermic13均相Homogeneous非均相heterogeneous14管式反应器tubularreactor15平推流模型plugflowmodel16温度temperature17平行反应parallelreaction18连串反应seriesreaction19CSTRcontinuousstirredtankreactor20釜式反应器tankreactor七、附录：可能用到的公式c(t\-产-[tc(t)dtft11c(t\-产-[tc(t)dtft1c(t)dt1Ea)=#~；T/⑺入t*——[c^dtk⑺力於⑺力0；6=-；E(t)dt=E{0)dO；°；=£(r-r)2；6=-；E(t)dt=E{0)dO；F(0)=F(r)；£(0)=£(r)—=rE(r)；dO♦*Xa=jXA(t)E(i)dt；ca=£cA(t)E⑴di；成。）=dF(9)Nn甲-1dNOPea/l+也1%Pea/l+也1%Pe)N-1-瓦一e-Pe)4a-瓦一产+n(x)；代=—LJXJX~X|a*exp(b^x)=(-\+h^x)*exp(h^x)/lrJa*x2*exp(b*幻=(2-2^b^x+x2^b2)*exp(b^x)/tfJa*x3*exp(b^x)=(-6+6*^^x-3^x2^b2+x^b3)*exp(b*x)/Z?4

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