合工大反应工程期末考试计算题部分

(0)今有变摩尔气相反应A+B-C,求膨胀因子J。另，假如进行等压反应，初始物料中A与B的摩尔比为1:2，试计算，当A物质的转化率达到60%时,反应体系的体积变为初始体积的多少倍？解：5A=1—(1+1)=—1由公式可知：即，变为初始体积的0。8倍。(1)某反应2A=B+C，测得的实验结果如下：时间/min9.8259.6093.18142.9294。8589.410002000B生成量4.223.6434.849。0880。64106.68120120求该反应的反应级数及速率常数。解：将数据加以处理如下表，从而可作图,如下图.图中得到一条直线，可见，该反应为1级不可逆.时间/min9。8259。6093.18142.9294。8589。4/%96。580.371。059。132.811.1-0。03560.2194-0。3425-0.5259-1。1147-2。1982(2)在某反应器中进行等温恒容一级不可逆反应，脉冲实验数据如下:时间(min)0510152025303540浓度(g/m3)035542100用表格的形式给出E(t)及F(t)；求停留时间介于10min〜15min之间的物料所占的分率；试求平均停留时间、空时、空速、及方差、.假设在同样的空时下,用全混流反应器,转化率可达0.8,试用多级模型计算该反应器能达到的转化率。解：1=(min-i)数据计算结果如下：时间(min)0510152025303540浓度(g/m3)035542100e(t)00。030。050.050。040。020.0100F(t)00.150.40.650.850。951。001.001.002、0。65—0.4=0。253、平均停留时间:方差及无因次方差分别为：空时=15分钟,空速=0.067分-1,或0.0011秒-14、模型参数：对于全混流反应器：,即：,故=0。267;或转化率：（3）某气固相非催化反应,固体呈活塞流。颗粒组成（按体积）：半径为50微米的颗粒占40％，100微米的颗粒占30%，200微米的颗粒占30％。已知三种粒度完全反应时间分别为5分钟、10分钟、20分钟。试应用缩芯模型：1，判断此反应的控制步骤（讲出理由）.2，分别计算反应时间为8分钟、10分钟、20分钟时固体的转化率。3，如果要求固体物料转化率达到98%，计算所需要的反应时间.解:1，由题给数据,发现如下规律:5分钟:10分钟:20分钟=50微米：100微米：200微米即：可见属于动力学控制。2，这时，缩芯模型公式简化为：，即:8分钟后，，10分钟后,，20分钟后,，3，由2的结果知,要求固体转化率达到98％，需要的时间必然大于10分钟,这时,就只剩下最大的颗粒了。或，设最大颗粒的转化率为xB,则有：,解得（4）一级不可逆液相反应A-P，活化能83140J/mol,反应温度150°C.在体积为V的等温平推流反应器中可达转化率xA=0.6。pA若将反应改在150C的间歇反应器中中进行.为使转化率能达到xA=0。6,若k=0。916h-i,求间歇反应器所需的反应时间。若将反应改在150C的全混流反应器（体积为Vm）中，为使转化率能达到xA=0。6,求Vm/Vp体积之比为使Vm/Vp=1,该全混流反应器的温度应作如何变化？采用等体积的平推流与全混流串联（总体积为Vp）操作，则转化率可达多少？解：解：令由题意,知:即：由,知,在另一温度t下，必须满足：t温度下全混流体积与活塞流相等,故知:,以上两式相除得：解得：C4,这时反应器体积为原体积的一半,故：由：得：故：得：(5)在常压下，在氧化铬/氧化铝催化剂上，丁烷脱氢反应为一级不可逆反应。反应在装有直径为0。4cm的球形催化剂的固定床反应器中等温进行，催化剂的比表面积为100m2/g,颗粒密度为1。2g/cm3,有效扩散系数为，床层空隙率8为0.5,530£时反应速率常数kS为0。30cm3/(m2・s).1,求1cm3体积床层所包含的催化剂内表面积S.2，计算内扩散有效因子3，假设外扩散阻力可忽略不计，给出以单位床层体积为基准的宏观动力学方程式.(m2//cm3)2，(=0.120)外扩散阻力忽略不计,(6)在绝热固定床催化反应器中进行某氧化反应,入口温度为度420°C,入口气体A浓度为7%(mol%)。出口气体的温度为590C,出口气体A的浓度成为2.1%(mol%)，在床层内三点A、E、C进行测定。测得A点温度为620C，你认为是否正确？为什么？测得B点转化率位80%，你认为是否正确？为什么？测得C点转化率位50%，经再三检验结果正确无误