化学反应工程简答题

化学反应工程简答题NewlycompiledonNovember23,2020简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。停留时间分布密度函数E（t）的含义答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占0的分率为E（t）dt（②分）。E(t)dt1.0。0停留时间分布函数F（t）的含义答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体0在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为F（t）。F(t)tE(t)dt。0简述描述停留时间分布函数的特征值。t答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t和方差2。t0tttE(t)dt，平均停留时间t是E（t）曲线的分布中心，是E0（t）曲线对于坐标原点的一次矩，又称E（t）的数学期望。t2是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间t2t2E(t)dtt2的二次矩 t 0 。简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线为E(t)C曲线，

E(t)CA。0。简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体A0切换为含有示踪剂A且浓度为C 的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂AA0C

F(t)CA。A0。简述建立非理想流动的流动模型的步骤答：1）通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布；2）根据所得的有关E（t）或F（t）的结果通过合理的简所引入的模型参数；3）简述非理想流动轴向扩散模型的特点答：1）在管内径向截面上流体具有均一的流速；在流动方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律；轴向混合系数EZ

在管内为定值；径向不存在扩散；管内不存在死区或短路流。简述非理想流动轴向扩散模型的定义答：为了模拟返混所导致流体偏离平推混扩散相来加以修正，并人为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述。所以，该模型称为“轴向分散模型”（或轴向扩散模型）简述非理想流动多级混合模型的特点答：把实际的工业反应器模拟成由n的描述返混和停留时间分布对反应过程内的影响。设反应器容积为V，物料流入v0

tV t tv0，i N。举例说明微观流体和宏观流体的区别答；若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为微观流体；若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部具有均匀的组成和相同的停留时间，这种流体称为宏观流体。如在气—液鼓泡搅拌装置中，气体以气泡方式通过装置，此时气体是宏观流体，而液体为微观流体。13可逆放热反应如何选择操作温度答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。14、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（①分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（①分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（①分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（②分）15、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线A0阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（①分）在某瞬t=0将流入统的流体切换为含有示踪A且浓度为C 的流体，（①分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪A的A0度随时间的变化。（①分）对应的曲线为F（t），

F(t)

CAC 。（②分）A016、简述均相反应及其动力学的研究内容答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。17、对于可逆放热反应如何选择操作温度答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。18-+bB（l）→产物（l）1）相平衡；2）A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；4）气相产物向气相主体扩散。19、简述固定床反应器的优缺点1）催化剂在床层内不易磨损；2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；3）固定床中的传热较差；4）催化剂的更换必须停产进行。k1k1k2A20、对于反应

Sr kC2，其活化能为Er

kC

，其活化能为R 1 A

1 S 2 A2 1 E，当E2 1 r k eE

/

k EECRTES R 10 1 C 10e2 1CRTE＞S1答：对于平行反应R r＞S1

k eE2202

/RT A k20

A，所以，当E

2时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率21、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点1）U0Umf通过，而其余部分以（U0-Umf）则全部以气泡的形式通过；2）的高度Lmf增高到流化时的高度Lf，完全是由于气泡的体积所造成；3）气泡相为向上的平推流，大小均一；4）反应完全在乳相中进行；5）气泡与乳相间的交换量Q为穿流量q与扩散量之和。22、简述双膜理论该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传