专科化工基础期末试题

专科化工基础期末试题

一填空（20分）

评卷人

1,化学工程中经常用到的衡算关系有（物料）衡算

和（能量）衡算。

2,离心泵工作时，从（中心）吸入流体，从（切线）排出流体。

3,粘度21cp=（21*10°）pa.s.

压力Z.lkg/cn?=（2.1*98100）Pa.

4,把局部阻力损失折成一定长度直管阻力的方法称为（当量长度法）。

5,AB两点的表压相差6atm，则两点的绝对压相差6atm.

6,“140X4.5普通煤气管的内径为（131毫米）o

7,在列管换热器中，腐蚀性流体应走管（内）o

8吸收操作中，增加吸收剂用量，操作线的斜率（增大，），吸收推动力（加大）。

9,矿渣棉2=0.07,石棉泥力=0.15,用作管路保温时（0.07）应包在外层。

10.吸收塔的操作气速应（小）于液泛气速。

11,根据双膜理论，吸收过程的传质阻力存在于（气膜）和（液膜）中。

12过程的速率正比于过程的（推动力），反比于过程的（阻力）。

13在热交换中，相同的条件下，逆流比并流需要的换热面积（小；）。

14.根据双膜理论，如果液膜传质阻力远小于气膜的，则KGy相等2_凝。

得分评卷人二，单选（10分）

1、流体与金属壁面的给热，热阻主要在（B）

A流体内B流体滞流层

C流体湍流层D金属壁内

2、换热器a尸116,a2=11600。提高K最有效的方法是（A）

A提rWiaiB提r§ja?

C改变管材D提高aia2

3、下面那个可能是甲苯冷凝时的给热系数（D）

A.5B10C100D1000

4、120C的水蒸气和20℃的空气换热，估计其壁温接近（D）

A20℃B30℃C70℃D100℃

5.下面提法正确的是：柏努利方程只适用于（D）o

A.静止流体B.理想流体C.实际流体D.以上均适用

6用水吸收氧气，过程为（A）。

A.液膜控制B.气膜控制C.双膜控制D.不确定

7若流体的进出口温差为，此用于下列哪个公式中（D）。

A.0=—•A-ArB.0=cr•A-A/

8

C.①=K•A.,ZD.0=qm'CpA/

8,.在国际单位制中，热量的单位为（A）o

A.JB.kJC.WD.kcal

9,对长期使用的金属换热管，提高其导热能力的最佳办法是（c）。

A.增加换热管的长度B.增加壁面两侧的温差

C.除垢D.以上均可以

10.吸收操作的作用是分离（B

A.液体均相混合物B.气体混合物

C.气液混合物D.部分互溶的液体混合物

三，名词解释（10）

得分评卷人1理想流体：不具有黏度，因而流动不产生摩擦阻力的流体

2表压：以当时当地大气压为基准表示的压强

L3膜状冷凝：洁净壁面，冷凝液润湿壁面而形成的液膜，液膜聚厚后液

体下流，为一-。

2,4液气比：所用吸收剂的摩尔数比上惰气的摩尔数。

四，简答题（20分）

得分评卷人

1,简述离心泵的工作原理。

离心泵的工作原理(6)：当电动机带动叶轮快速旋转时,

叶轮内的液体受离心力而被抛向叶轮的边缘，并获得能量而进入泵壳。在蜗形泵

壳中，流道逐渐增宽，液体的部分动能转变成静压能而以较高压进入压出导管。

液体从叶轮抛出后，叶轮中心形成负压，将液体源源吸

2,强化传热过程的途径有哪些？

强化传热的途径：

①增加传热面积：传热系数小的一侧加翅片；

②增加传热温度差：逆流，增加热流体的温度和降低冷流体的温度。

③增加K值：除垢，强化传热系数小的一侧。

④热载体。

3,简述双膜理论要点。

双膜理论要点：

①主体无浓度降；

②相界两侧有气膜，液膜存在；阻力所在。

③相界无传质阻力，气液平衡。

五，计算(40分)

得分评卷人1,某油田用内径为300mm的钢管输送原油到练油厂，

原油密度P=900kg/m3,U=200cp,输油量228.9T/h,

试计算原油在1000m直管中的压头损失？

qm=qv-p=v-A-p

228.9*1000

以=3600=i")

A'p"().32x900

4

0.3x900x1

=1350

200x10-3

_64_64

<20002:

Re1350

,1v2641000I2

Hf=入———QnSm

d2g13500.32x9.81

2,高位水槽水面距出水管净垂直距离为6米，出水管内径为68mm,管道较长,

流动过程的压头损失为5.7米水柱，试求每小时可输送的水量。

V2nV2,P

H,+1+1'+He=H.+~+2+Hf

2gpg-2gpg

HI=6

V/=0

P1=O

He=O

“2=0

P2=0

6=5.7

V22

H,=+6'f%=2.43〃z/s

2g

qv=vA=2.43x0.785x0.0682x3600=31.8m3//i

3,在套管换热器中，用一定量的热流体将另一定量的冷流体加热。过程中热流

体温度由120℃降到70℃,冷流体温度由20℃升到60℃。试分别计算并流与

逆流的传热温度差。说明了什么？

Ar,=120-20=100

Az2=70-60=10

加1=120—60=60

42=70-20=50

\tm=54.9

说明逆流比并流的传热推动力大。

2011年专科化工基础期末试题

一填空（20分）

得分评卷人

1,工业上压力的表示方法有（表压），（真空度），（绝压）。

2,化学工程中经常用到的衡算关系有（物料）衡算和（能量）衡算。

3,离心泵工作时，从（中心）吸入流体，从（切线）排出流体。

4,粘度21cp=（21*100

压力Z.lkg/cn?=（2.1*98100）Pa.

5,把局部阻力损失折成一定长度直管阻力的方法称为（当量长度法）。

6,AB两点的表压相差6atm，则两点的绝对压相差___6atm.

7,6140X4.5普通煤气管的内径为（131毫米）。

8,在列管换热器中，腐蚀性流体应走管（内）o

9,在开动离心水泵之前，应先（灌水），（关出口阀）。

10,矿渣棉4=0.07,石棉泥2=0.15,用作管路保温时（0.07）应包在外层。

11，滴状冷凝的传热膜系数（大小）膜状冷凝的传热膜系数。

12过程的速率正比于过程的（推动力），反比于过程的（阻力）。

13在热交换中，相同的条件下，逆流比并流需要的换热面积（小）。

得分评卷人二，单选（10分）

1、流体与金属壁面的给热，热阻主要在（B）

A流体内B流体滞流层C流体湍流层D金属壁内

2、换热器。尸116,a2=11600。提高K最有效的方法是（A）

A提高a।B提高a2C改变管材D提高a】a2

3、下面那个可能是甲苯冷凝时的给热系数（D）

A.5B10C100D1000

4、120℃的水蒸气和20℃的空气换热，估计其壁温接近（D）

A20℃B30℃C70℃D100℃

5.下面提法正确的是：柏努利方程只适用于（D）。

A.静止流体B.理想流体C.实际流体D.以上均适用

6粘度的SI单位是：D

A.厘泊；B.泊；C.Pa,D.Pas

7若流体的进出口温差为△£,此用于下列哪个公式中（D）o

A.0=—•A•A/B.0=a-A-Ar

8

C.①=K•A，ZD.0=qm'Cp-Af

8,.在国际单位制中，热量的单位为（A）。

A.JB.kJC.WD.kcal

9,对长期使用的金属换热管,提高其导热能力的最佳办法是（C）。

A.增加换热管的长度B.增加壁面两侧的温差

C.除垢D.以上均可以

10.下例哪个不是正位移泵？A

A.离心泵，B.往复泵，C.旋转泵,D.罗茨鼓风机

三,名词解释（10）

得分评卷人1,气缚：气体密度小，不足以吸上液体而空转的离心泵这

种现象叫气傅。

2表压：以当时当地大气压为基准表示的压强

3,3膜状冷凝：洁净壁面，冷凝液润湿壁面而形成的液膜，液膜聚厚后液

体下流，为--。

4潜热：发生相变时产生的热

四，简答题（20分）

得分评卷人4,减少阻力损失的途径?

5,强化传热过程的途径有哪些？

①增加传热面积：传热系数小的一侧加翅片；

②增加传热温度差：逆流，增加热流体的温度和降低冷流体的温度。

③增加K值：除垢，强化传热系数小的一侧。

④热载体。

五，计算（40分）

得分评卷人4,某油田用内径为300mm的钢管输送原油到练油厂，

原油密度P=900kg/m3,u=200cp,输油量228.9T/h,

试计算原油在1000m直管中的压头损失？

qm=qv-p=v-A-p

228.9*1000

V=^=3600=1(W1/5)

A'P-0.32X900

4

心*3会。

(20004=竺=2-

Re1350

.,Iv2641000l2

Hrrfi=/t---------=------------------------=8.05m

d2g13500.32x9.81

5,高位水槽水面距出水管净垂直距离为6米，出水管内径为68mm,管道较长,

流动过程的压头损失为5.7米水柱，试求每小时可输送的水量。

H,+互+〃6=/+丘+卫+力

2gpg-2gpg

HI=6

V7=0

Pl=0

He=0

H2=0

P2=0

为'=5.7

V22

W,=——+见f%=2.43m/s

2g

/=以=2.43x0.785x0.0682x3600=31.8m3/h

6,在套管换热器中，用一定量的热流体将另一定量的冷流体加热。过程中热流

体温度由120℃降至U70C,冷流体温度由20℃升到60℃。试分别计算并流与

逆流的传热温度差。说明了什么？

120-20=100

△%70—60=10

纯"包丁=3%

In”

A/1=120-60=60

42=70—20=50

=54.9

说明逆流比并流的传热推动力大。

计算题

I，某精微塔顶的全凝器采用的是列管式换热器，其管束是由厚度为3mm的钢管

11

（A=49W-m--K-）组成心，换热器中是用水（管程）将塔顶出来的有机物蒸气（壳程）

全部冷凝下来。有机物蒸气的温度为75℃,在该温度冷凝的传热膜系数可取a尸1300

W•m々.K有机物蒸气全部冷凝下来的传热速率为422.2kW；冷却水的质量流量为

41.5xl（）3kg.hT,其进口温度刀=30℃,水的比定压热容取4.18kJ青-"一|,水侧的传

热膜系数cn=1000W・m-2・K-L试计算该全凝器需要多大的传热面积才能满足换热要

求。（近似按平壁计算）

解：（1）求冷却水的出口温度打，据热量衡算得：

0=9，"冷q冷（女一九）

333

422.2x10=（41.5x10/3600）x4.18x10x（z2-3O）

解得："=39℃

(2)求平均温度差加,“

=75-30=45℃,加2=75-39=36℃

因为△〃/△e=1-25<2

所以Arm=(加1+加2)/2=40.5℃

(3)求传热系数K

1

1~~8~11。；031=546W-

--1---+一------+-------+-------

Za21300491000

(4)求4

<I>422.2xlO3“、

4A=-----=----------=19m-2

K\tm546x40.5

2.试用加长冷却器的办法，使离开并流冷却器的油温由97七进一步降至77℃o设油和水

的流量、比定压热容、总传热系数及冷却器的其他尺寸均保持不变。水的进口温度为

12°C,离开原冷却器的温度是37℃,离开加长后冷却器的温度是47℃»油的进口温度

为147匕。若原冷却器长为1m,试问冷却器应加长多少才能满足要求？

解：原冷却器：

并流换热：=147-12=135℃Ar2=97-37=60℃

Ar2

叫油（看F）=必加“,=K血

-Cp油_/•_1x92.5_

Krcd~TX-T2~147-97-,

冷却器加长后：Ar/=147-12=135℃=77-47=30C

M，'=69.8C

*In竺岁

油Cp汕(147-77)=Kml31n

I，_4m汕汕70_]85

-KM-•赢一,

lf-1=1.85-1=0.85m

3.在一管壳式换热器中，要求用初温为30℃的原油来冷却重油，使重油从180℃冷却到

120℃.重油的流量为10000kg.h",原油的流量为14000kg.h?重油的比定压热

容为2177J-kg—KT,原油的比定压热容为1926Jkg°K"。设总传热系数K为116.3

W-m-2・Kl忽略热损失。试问当原油和重油为并流和逆流两种情况下：

(1)原油的出口温度各为多少？

(2)所需换热器的换热面积各为多少？

解：(1)0=qmcp(?2-30)=qm.Rcpm(180-120)

14000x1926x(r2-30)=10000x2177x(180-120)

上二78.4°C(并流和逆流时原油的出口温度一样)4分

(2)并流时：加—Zi=180-30=150℃

加2二72一力=120-78.4=41.6℃

_幽-

4_150-41.6℃

加m并=Ar.=,150=84.5

m-LIn—

加241.6

人0=10000x2177x(180-120)

并一KA%井—3600x116.3x84.5

逆流时:Afi=T[--=180-78.4=101.6℃

△r2=T2-/|=120-30=90℃

101.6+90

3”组=95.8℃

2

“。10000x2177x(180-120)…？•，八

A*=---------=------------------------------------=32.6nr3分

KMmii3600x116.3x95.8

4.在传热面积为10n?的管壳式换热器中，用工业水冷却车间内离心泵的轴封冷却水。

工业水走管程，进口温度为20C；轴封冷却水走壳程，进口温度为70°C,采用逆流

操作。当工业水流量为1.0kg-sT时，测得工业水与轴封冷却水的出口温度分别为40℃

和29°C；当工业水流量增加一倍时，测得轴封冷却水的出口温度为24℃,工业冷却

水的出口温度为31.2°C。假设管壁两侧刚经过清洗，试计算原流量时管程和壳程的传

热膜系数分别为多少。(按平壁计算，工业水的比定压热容取4.2kJ-kglK"」：业水流

量加倍时,管程的a是原来的1.7倍)

)

解：当工业水流量为1.0kg•sT时一，有：

(KUG(70-40)-(29-20)

△%=17.4℃

In』E7Gz40

T2Tl29-20

。-。)=

K===200x(42482,8W-.L4分

AM,10x17.4

当工业水流量增加一倍时，贝I」：

—2')一①'F)_(70-31.2)-(24-20)

△%—一=15.3℃

T2f24-20

仆2%小(4)=2x1x4200x(31.2-20)=614.9w.mHL

4分

A&J10x15.3

因污垢热阻为零而管壁热阻很小，由阻力加和原则可得:

111

----=---+---

482.8a热a疗

111

-----=—+------

614.9%2°%/

由以上两式可求出：

-21

=awi=975.7W.m-K_,a冷=a」：业=955.7W•m".K"2分

5.在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到60℃,热水流量为3500kg-h,

冷却水在管内流动，温度从20℃升到30已知总传热系数K为2320

W-m-2.K-1,内管直径为0180mmx10mm,若忽略热损失且近似地认为

冷水与热水的比定压热容相等，均为4.187kJ.kg—K-'试求：

(1)冷却水用量；

(2)两流体作逆流流动时的平均温度差和所需的管子长度；

(3)两流体作并流流动时的平均温度差和所需管子长度。

(传热面积按算术平均面积计)

(1)3500(100-60)(30-20)

名“冷=1.4x1(/kg.h-2分

(2)逆流流动

加i=100-30=70℃,Az2=60-20=40℃

刃=强善=55七

3

=cp(TH=(3500/3600)x4.187x10x(100-60)

=1.628x105W

①=KA,„Af,„=Kndml△/”，

1.628xl05c,

----------------=2.4m4分

Knd,M2320jtx0.17x55

(3)并流流动

A/,=100-20=80℃,A/2=60-30=30℃

.Z\—Z、

zA=-------80谭=50.9。。

w.Ar,,oO

In-LIn——

A，230

1.628xl05

r=2.58m4分

-2320KX0.17X50.9

6.有一套管式换热器，用热水加热空气。空气走管内，需要从20℃加热到50℃»热水

走夹套，逆流操作，测得温度由100℃降到70°C。如果流动方向改为并流，其平均温

度差为多少？两种流动换热欲达到同样的进、出口温度(总传热系数K不变)，并流

换热所需的管长是逆流换热的多少倍？

z(70-20)+(100-50)

逆流时M=--------------------------=50

2

并流时

(100-20)-(70-50)

=43.3℃5分

.n100-20

70-50

K]\A并H=K逆A逆Ntm逆。

A片_!_)]__健_5°

5分

4逆/逆△力"并43.3

7.列管换热器由19根直径为019mmx2mm、长为1.2m的钢管组成。拟将流量为

350kg.h~\常压的乙醇饱和蒸气冷凝成饱和液体。冷水的进、出口温度分别为15C

及35℃。已知总传热系数K为700W.m-2.k，试计算该换热器能否满足要求。

（传热面积按外表面积计，常压下乙醇的沸点为78.3°C,其冷凝潜热为920kJ.kg一1）

解：</>=q〃1r=KA需

入(78.3-15)+(78.3-35)一小

△%=---------------------=53.3C

X920X1()3=700XA...x53.3

3600

A需=2.4m~

A女="兀d外/=19x71x0.019x1.2=1.36m2<2.4m2

换热器不能满足要求。

8.85℃的水进入某•保温管路，已知离入口100m处的水温为55℃。试求离入口

50m处的水温为多少度？已知周围空气的温度为15°C,并假设总传热系数及水的

比定压热容均为定值。（Afm均用算术平均值计算）

解：<2>=KA=qm0（T|-T2）

K•血x100xAz,„=q,„cp(85-55)

K•欣x50xAr,“=g“/(85T)

两式相比得：=—

△%85

—~~~~-=55

55(85-0=15Ar,,/

Ari=85-15

\b=t-15

A，85T

_7(r

In

r-15

85T

55(85-0=15

'70"

In——

z-15

70

In-^-=0.273t=68.3℃

r-15

9.有一蒸气-空气换热器，空气的传热膜系数◎为46.5W,m-2・K1蒸气冷凝的传热膜系

数%为5815W・m—2・icL求

(1)当.增加到U630W・m-2,Kl。2维持不变时的总传热系数值;

(2)当匿增加到93W・m-2・KT,四维持不变时的总传热系数值。

根据计算结果，如果要提高该换热器的传热效率，你认为应采取什么措施比较好？

(换热器管壁较薄，且忽略管壁热阻)

因管壁较薄，可按平面壁计算：

K=[1]=­।--———=46.1W•m4•K”

++—

axa2581546.5

(1)6?2不变Ki=—j~1~—=46.3W-m_2-K_1

----------1-------

1163046.5

2-,

(2)即不变K2=———j-=91.5Wm_K

---------F

581593

要提高该换热器的传热效率，应该设法增加

10.有一管壳式换热器由025mmx2.5mm、长为3m的60根钢管所组成。热水走管内，

其进、出口温度分别为70℃和30°C。冷水走管间，其进、出口温度分别为20℃和

40℃,冷水流量为1.2kg.si。热水和冷水在换热器内逆流流动。试求换热

器的总传热系数。假设热水和冷水的比定压热容均取4.2kJ•kg-'-K-',换热器

的热损失可忽略，传热面积以外表面积计。

35

(D=q,ncpCt2-ti)=1.2x4.2x10x(40-20)=1.01x10W

传热面积为：A=〃兀d外/=60x兀x0.025x3=14.13m2

逆流平均温差为：

△/「△口(70-40)-(3020)

△=18.2℃

3“in组in222140

加230-20

l.OlxlO5

Wm-2-K-'

AAr”―14.13x18.2

1.为完成一定的生产任务达到一定的转化率所需反应器的有效容积，从大到小的顺序为

（）。

A.PFR>CSTR>BSTRB.CSTR>PFR>BSTR

C.BSTR>PFR>CSTRD.CSTR>BSTR>PFR

2疝反应物在浓度较高时容易爆炸，则使用（）较为合适。

A.BSTRB.CSTRC.多段CSTRD.PFR

3全混流反应器的物料出口浓度（

A.与器内物料浓度相等B.与进口、器内物料浓度均不相等

C.与进口、器内物料的平均浓度相等D.与进口物料浓度相等

4对于全混流反应器，物料的返混程度（）。

A.极大B.很小C.为零D.不确定

5.在间歇釜式反应器中，物料的浓度和反应温度随（）变化。

A.位置B.时间C.流量D.产量

6返混是指经历了的物料间的混合。

7.（）反应器的构造、操作特点与实验室里常用的附搅拌器的烧瓶基本上是

相同的。

A.BSTRB.CSTRC.PFRD.多段CSTR

8如果某反应的反应热较大，则采用（）较合适。

A.BSTRB.PFRC.CSTRD.多段CSTR

9对全混流反应器，完成同一生产任务所需两釜串联反应器的总有效容积比单釜的

1OPFR是反应器的简称，在这种反应器中，物料的返混程度。

II在平推流反应器中，物料的浓度和转化率随（）发生变化。

A.轴向距离B.径向C.时间D.流量

12如反应物在浓度较高时容易爆炸，则使用较为合适。

13在平推流反应器中，物料的浓度和转化率随（）变化。

A.轴向距离B.径向C.时间D.流量

14在理想间歇搅拌釜式反应器中，物料的浓度处处,反应器内各处的温度—

15全混流反应器的物料出口浓度（）。

A,与器内物料浓度相等B.与进口、器内物料浓度均不相等

C.与进口、器内物料的平均浓度相等D.与进口物料浓度相等

16全混流反应器内物料的浓度、温度时间变化，位置变化。

17空间时间是反应器有效容积与（）的体积流量之比。

A.进口处B.出口处C.反应器内D.不确定

四、简答题（5分）

得分评卷人

I,多釜串联反应器有什么特点？

每釜都是CSTR；釜间不混合；反应物浓度逐渐下降，转化率逐段升高。

2.为什么完成同样的任务、达到相同的最终转化率，全混流反应器所需容积比平推流反应器的大?

五

1有一醋酸酊水溶液，在298K条件下连续地进行水解，k=0.158min"。进料的体积流量

为0.5min/。试求：

（1）用一个容积为5L的全混流反应器或用两个2.5L的全混流反应器串联操作，哪一种

情况其转化率较大？

（2）若用一个容积为5L的平推流反应器操作，其转化率为多少？

解（1）用一个5L的CSTR：

f=%/伙=5/0.5=10min

一级反应:----------=10角单得：孙=0.612

kG-xA)0.158(1f)

两个2.5L的CSTR串联:

t\=t2=2.5/0.5=5min

因为两釜等温、等容，所以可以用下式计算转化率:

X.,=1-----!—V=1-------5------7=0.688

(1+kt)2(1+0.158x5)2

(2)用5L的平推流反应器，一级反应：

kt

贝ijxA=1-e~

式中：r=5/0.5=10min

代入上式得：

-0158x10

xA=1-e-=0.794

2.实验室用一个间歇操作的烧瓶进行一级反应，反应两小时后，转化率达到

99.9%o若把此反应移到一个全混流反应器中，物料在釜内的空间时间仍为两小时，其他

条件都不变，计算物料在此反应器内的最终转化率。

解：间歇釜，一级反应:

1

t=—In

k

1

2=-ln

k1-0.999

k=3.454h1

CSTR:M—A)

2.4

3.454(1-x.)

XA=0.874

3过氧化氢异丙苯(CHP)在硫酸的作用下可得苯酚和丙酮。该反应是一级反应。已知在反

应温度时A=0.23si若要求转化率达到95%,试计算日处理量为220m3cHp的间歇釜式

反应器的实际容积。该间歇反应釜的辅助时间为4h,装料系数为0.7。

解：BSTR,一级反应：

Z=-In——-——-―!—In--!----=13s=0.0036h4分

k\-xA0.231-0.95

每小时处理反应物料体积：

v=220Z24=9.]7m3-h-'

3

VK=v(/+/')=9.17x(0.0036+4)=36.7m

3

Vr=^-=^-=52.4m6分

(p0.7

4在全混流反应器中发生某反应，25。＜2时，测得如下表所示数据。

1

实验编号进料流量^v/L-min-以

10.5820.331

20.3950.408

已知该反应为一级反应，反应器容积为1.8L。求：

(1)反应速率常数(取平均值)；

(2)若要使A的转化率提高到60%,物料流量应为多少(L-minT)?

解：(1)全混流反应器，一级反应:

r=—^―

k0—

利用第1组数据：

tx=VR/qv=1.8/0.582=3.093min

.0.331八八--i

k.=-------------=0.160min4分

13.093(1-0.33D

利用第2组数据：

t2=1.8/0.395=4.557min

°4°8.⑸min3分

24.557Q-0.408)

k=(ki+k2)/2=(0.16+0.151)72=0.156min-11分

(2)因为%=—匕—

d，k(lf)

所以的〜“)八8X0」56X(1-。.6)=°]87L-mmT2分

'xA0.6

5.在全混流反应器中进行一液相反应，k=100hT,试求：

(1)当初始浓度CAO=1.2kmolm~\A的进料量为1kmol-h'\转化率为0.75时，

所需反应器容积为多少？

(2)A的进料量不变，即为1kmol-hl当初始浓度CAO=2.4kmol-m已出口浓度

CA=0.3kmol-m-3时，所需反应器容积为多少？

.解:(1)CSTR,一级反应:

x_0.75

A=0.03h

k100a-0.75)

31

==_L=0.833m.h-

CAO1,2

%=tq、,=0.03x0.833=0.025m34分

(2)以="of=2.4-0.3—0875

,2.4

0.875

5二___________二().()7h

k(1-XA)100a-0.875)

%=_L=0.417m3-h-1

CAO2.4

3

VR=tq、=0.07x0.417=0.029m6分

6醋酢按下式水解为醋酸：

(CH3CO)2O+H2O------------►2cH3coOH

反应为一级反应。在288K时;反应速率常数"=0.0806min，在313K时，

k=0.38min-l现设计一全混流反应器，每天处理的溶液量为14.4n?,试问：

(1)当醋酊转化率办=80%时，反应温度为288K,反应器容积为多少？

(2)当温度提高到313K,反应器容积取(1)所得容积时，则醋酊转化率4为多少？

3

qv=14.4/(24x60)=0.01m-min

(1)V„=-----------------x0.01=0.496m35分

0.0806Q-0.8)

(2)「二ktkVMqr0.38x0.496/0.01二分

A\+kti+kVR/qv1+0.38x0.496/0.01

7醋醉按下式水解为醋酸：

(CH3CO)2O+H2O-----------►2cH3coOH

在288K时，反应速率常数k=0.0806minI

现有一全混流反应器，每天处理的溶液量为14.4n?。

(1)当醋酊转化率办=90%时，反应器容积为多少？

(2)如改用平推流反应器进行生产，当心=80%及4=90%时，反应器容积各为多少？

6.解：%,=14.4/(24x60)=0.01m3-min1

二外以二09a3

(1)CSTRv----------.............x0.01=1.12m4分

Rka-xA)0.0806x0-0.9)

0.0111八c3

(2)PFRXA—0.8VIZ=----------In---------=0.2m3分

R0.08061-0.8

70.01.1八23

x=0.9\JR-------------In---------=0.29m3分

A0.08061-0.9

8在四个串联反应釜中进行醋酎水解反应，反应系一级反应，各釜温度如下表:

釜号1234

T/K283288298313

k!min।0.05670.08060.1580.380

各釜容积为0.8m，,进料醋酊浓度CAO=4.5kmol-m",进料量为0.1m?'min,

求各釜的出口浓度为多少？

V0.8。.

』K=—=8min

0.1

=(AO=4.5=3.1kmol-m"4分

-l+k/-1+0.0567x8

C_CA\,=---------------=1.88kmol•m-32分

A2

~\+k2t~1+0.0806x8

=———=0.83kmol•m-32分

5+城1+0.158x8

C-3

c-A3,=———=0.205kmol-m2分

1+0.38x8

9设有一个一级反应，其速率常数为1.0mint。欲使转化率达到90%,试计算采用间歇釜

式反应器操作的生产能力v与全混流反应器操作的生产能力次之比（两种反应器的有效

容积相等）。

（1）忽略间歇操作的辅助时间；

（2）每批辅助时间为5min：

BSTR,一级反应：Z=-ln—!—

kIf

CSTR,一级反应：t=——■

k（lf）

间歇反应釜的生产能力与全混流反应器的生产能力之比为：

v

%

[k（1一*

（1）当八=0时

v0.9

=3.9

In—!—

%(1-0.9)

1-0.9；

（2）当f'=5min时

v/qv=1.23

10在间歇搅拌釜式反应器中，用醋酸和丁醇生产醋酸丁酯，反应方程式为:

HOSO4

CH3COOH+C4H9OH—：__CH3COOC4H9+H2O

其反应物配比为：“（醋酸）：”（丁醇）=1:4.97。假设反应物的密度在反应前后不变，均

为750kg-m反应在373K时进行，转化率达50%时需34.5min,而加料、