《化工反应原理与设备》课后习题

《化工反响原理与设备》课后习题答案

模块一根底学问

硬度就是单位面积上所受的力。就维氏硬度来说，“单位面积”就是指的压痕大小，“力”就是载荷也

就是祛码的重量，HVKHV10.HV30分别是1KG、10KG和30KG。载荷的选择跟工件的材料、大小、

厚薄、硬化层深度有关。

同时，硬度的实质是材料抵抗塑性变形的力气。材料的这种性能是跟显微组织有关的，是材料各

组成相机械性能的综合表达。假设单位面积压痕内材料的组织愈均匀，则打出来的硬度愈能表达材

料本身的真实性能。所以，一般来说，硬度测试都尽可能选择大的载荷，以期能获得最大的压痕，

以代表最多的组织的综合性能。

HV1的压痕较小，硬度测试时对组织的敏感性较强。打外表硬度时压痕内残奥占多数与马氏体占多

数得到的硬度差异会很大，同样道理打心部硬度时，也要考虑到铁素体及贝氏体的影响。我的经验,

用HV1测试齿轮的外表硬度及心部硬度时，能否跟HV30或HRC、HRA直接换算，一般来说，假设外表

残奥一级，心部100%板条马氏体的话，则外表硬度和心部硬度用HV1、HV10.HV30以及HRC、

HRA测试结果全都。

回到楼主的问题，齿轮的外表硬度以及心部硬度测试，假设外表有效硬化层深度在0.4mm以上，

可以用洛氏硬度测试，HRC或HRA均可，然后依据《GB/T1172-1999黑色金属硬度和强度换算值》

换算为HV30；心部硬度可以直接测试HRC,换算为心部强度（测试心部硬度的最终目的也就是为了

获得心部强度）再换算为HV10（假设有必要的话）。

1维氏硬度试验从理论上假设材料均匀的话与载荷无关，也就是说测出的硬度是一样的。

2但实际生产中不是这样，偏差很大，可以理解为：材料不均匀造成硬度不均匀；载荷越小，压痕

越小，测量人为误差越大。因此，尽可能承受大载荷减小测量误差。

3留意载荷的选择要考虑硬度值范围，假设材料本身硬度低载荷选择过大，会造成压痕过大反而不

好测量

填空题

1.连续、半连续、间歇；2.微元时间，微元体积，浓度，温度

3

3.0,0.15mol/(m-s)；4.-1,-2/3,0.4NAUn

5.C>C>C>C,C>CQCC》CQCQC；

AGASACAcAGASACAcAGASACAc

6.无穷大，0；7.越大，相等；

8.外表反响速率，内集中速率；9.均相，非均相，动力学特性；

10.极慢速反响；

推断题

12345678910

XVXXXXXXXX

思考题

1.三种操作方式：间歇操作、连续操作、半连续操作。

间歇操作

间歇反响过程是一个非定态过程，反响器内物系的组成随时间而变，这是间歇过程的根本特征。间

歇反响器在反响过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，即不存在物料的流淌，整个反响过

程都是在恒容下进展的。反响物系假设为气体，则必布满整个反响器空叵;假设为液体，虽不布满整个

反响器空间，但由于压力的变化而引起液体体积的转变通常可以无视，因此按恒容处理也足够准确。

连续操作

连续操作的反响器多属于定常态操作过程，即反响器内任何部位的物系参数，如浓度及反响温度

等均不随时间而转变，只随位置而变。大规模工业生产的反响器绝大局部都是承受连续操作，由于

它具有产品质量稳定，劳动生产率高，便于实现机械化和自动化等优点，这些都是间歇操作无法与

之相比的。然而连续操作系统一旦建立，想要转变产品品种是格外困难的，有时甚至要较大幅度地

转变产品产量也不易办到，但间歇操作系统则较为灵敏。

半连续(半间歇)式操作

半连续反响器的反响物系组成必定既随时间而转变，也随反响器内的位置而转变。

2.反响器内存在不同停留时间的流体粒子以及不同停留时间流体粒子之间的混合即返混。缘由：

⑴滞留区的存在⑵沟流和短路⑶循环流⑷流体流速分布不均匀⑸集中。

3.⑴沉淀法⑵浸渍法⑶混合法⑷熔融法⑸离子交换法。

4.抱负置换流淌模型：方差。2=0，=0;平均停留时间：；=T=V/v,r=1.抱负混

合流淌模型：平均停留时间f=T=V/v,e-=「M-Od。=1,方差02=一，

R。o'

o2=2e-oJO-1=1o

5.依据双膜理论反响过程可描述如下：

⑴气相中的反响组分A从气相主体通过气膜向气液相界面集中，其分压从气相主体处P的降

AG

至界面处P。

Ai

⑵在相界面处组分A溶解并到达相平衡。听从亨利定律。此时p=Hc，其中”是亨利

AiAAi4

系数，P是相界面出组分A的浓度。

Ai

⑶溶解的组分A从相界面通过液膜向液相主体集中。在集中的同时，与液相中的反响组分B发

生化学反响，生成产物。此过程是反响与集中同时进展。

⑷反响生成的产物向其浓度下降的方向集中。产物假设为液相，则向液体内部集中；产物假设

为气相，则集中方向为：液相主体一液膜一相界面一气膜一气相主体。

6.七步：反响物外集中，内集中，吸附，外表反响，脱附，产物内集中，外集中。

7.抱负吸附认为吸附活化能不随掩盖率的变化而变化，而真实吸附认为吸附活化能随掩盖率的变

化而变化。

8.定量描述反响速率与影响反响速率因素之间的关系式称为化学动力学方程。宏观动力学与本征

动力学的区分是，宏观考虑了传质过程。

9.①外集中做把握步骤即内集中过程的阻力很小，外表反响过程的速率很快。反响过程的速

率取决于外集中的速率。浓度变化为：C»C心C

AGASACAe

②内集中做把握步骤即反响过程的传质阻力主要存在于催化剂的内部孔道，外表反响过程的

速率和外集中的速率很快。浓度变化为：c»c

AGASACAe

③外表反响做把握步骤即传质过程的阻力可以无视，反响速率主要取决于外表反响过程。通

常称为动力学把握。浓度变化为：C/C心c»c

AGASACAc

10.转化率X=—---.L

An

AO

收率_在系统系统中工成H的消耗的关代的关犍组分的量

参与系统入系统中的关的物质物质

产率S=在系统中生成目的产物消耗的关键组分的物质的量

"参加反应的关键组分的物质的量

三率的关系为：Y=x-S

A

计算题

1.k=k•---'=2.654x1Ox-----------------------1.66x10-15molL1S-1Pa3

Pc(RT)3(8314x303)3

2.由于C=C，所以C=C，即(一「)=C2,则kt=1.XA,x=0.9

AOBOABAAC1-XA

AOA

A+o=Aa

3.反响机理：|Ao+BfCo+D(把蜗1)

Co=C+o

一dnndxndxCdx_.,1-x

4.———=-l-k=—————k———=———f-r———=1or————k——

V-dtVdtV(1+8xy)-dt(1+8xy)-dtA0(1+8xy)

0AAAOAAAOAAAO

dx

A=1.2x(l-x)=1.2X0.15=0.18

dtA

11

(-)—l__J—

孔容Vg=-L--L=-L--L=0.24,孔隙率g=L652.7

pp1.652.71r■

ps1.65

p

Ti5(lZM+1/M)o.5723L5(i/]5-1/32)<)s

6.D=0.436x---------77-B----=0.436x-------------------------7—=0.91cm2/s

ABp(V4+101.3x(22.44h+16.6'62

A------B

e3<p.—e-3He3x105-e-3x|°5

tan(3(p)=------------=---------------=1

e3>p、+e-a中，e3xiQ5+e-3*1.05

111.111_

n=-[-]=~~r-]=0.65

(ptan(3(p)3(p1.0513.15

R

4mm球形催化剂:<P=

$3

1

tan(3(p)=eS-「-eTm=097Tl=I(1_)=079

s

e3$,+e3x0：4.e-3x0.70.70.972.1

圆柱形催化剂：

V|k7i(0.3)2.0.6I10

(p=―J-tr-=------------------------J-----=1.05>T|=0.65

s

SVDe271-0.32+nx0.6x0.6V0.09

s

7.参考例题1-8

p0.64dG0.43x2023x100010000

c=1--«-=1--------0.28,R---------------------------------=236.99

BP0.89cmM(l-8)1.4x10-^X11-0.28)x3600

PcB

0.3<236.99<300,J2.10x236.99-0.51=0.129

PM101.3x24

P==5.93x10-4g/cm3

gRT8314x(220+273)

JGR0.129x2023x10001.4xIO-4

U-(____S_)2/3=,)-2/3=13.11cm/s

PPD3600x10000x5.93x105.93x10-4x0.267

gg

10-3

8.要消退内集中,<0.3，则R<03x3-------=0.09cm

0.1

E0.52

9.d=4P=4x=5.6x109m>

pS1.06x350x10000

gg

+273

4850d=4850x5.6x10-7x=0.C069cm2/s

=0.0011cm2/s

(/+)x3

0.1550.0069

10.V=V(l+8Xy),1+8xy=2,x=/,

0AAAOAAAOA3

11

一级反响：-dA=kc-----------------------------------kC——-----,出*=k(l-x)，

Vdt人V(1+8xy)dtA0(1+8xy)dtA

0AAAOAAAO

_1_I1

ln()/1=In()x=0.137min

1-x1-2/38

模块二釜式反响器

填空题

dQdQ

1.分子间碰撞，传质，传热；2.Q=Q，c>«

cRdTdT

3.7.8s,623.8s；4.操作线，动力学线；

5.V=筑,物料的性质，搅拌器类型；6.V(-r)(-AH),KA(T-Tw)；

(pRA

7.小于，各釜体积相等；8.装料，卸料，清洗；

9.搅拌釜封头，搅拌轴，填料密封，机械密封；

10.反响器本身对热的扰动有无自行恢复平衡的力气，反响过程中各有关参数(流量、进口温度、

冷却温度等)发生微小变化时，反响器内的温度将会有多大的变化;

推断题

12345678910

XXXXJXXXXJ

思考题

1.由于多釜串联完成生产任务所需的反响器体积小于单釜状况，所以多釜串联釜式反响器的生产

力气大于单釜釜式反响器。

2.作用：反响器内的物料借助搅拌器的搅拌，到达物料的充分混合，增加物料分子碰撞，强化反

响器内物料的传质传热。

选择：工业上搅拌器的选型主要，衣据流体的流淌状态、流体性质、搅拌目的、搅拌容量及各种

搅拌器的性能特征来进展。一般状况下，流体的粘度对搅拌的影响较大，所以，可依据液体粘

度来选型。对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如旋浆式、涡轮式；对于高粘度

液体，应选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。另外，搅拌目的和工艺过程对搅

拌的要求也是选型的关键。对于低粘度均相液体混合，要求大的循环流量，因此主要选择各旋浆

式搅拌器。对于非均相液液分散寸程，要求液体涡流湍动猛烈和较大的循环流量，应优先选择

涡轮式搅拌器。对于固体悬浮操年，必需让固体颗粒均匀悬浮于液体之中，当固液密度差小，固

体颗粒不易沉降的固体悬浮，应优先选择旋浆式搅拌器。当固液密度差大，固体颗粒沉降速度

大时，应选用开启式涡轮搅拌器。对于结晶过程，往往需要把握晶体的外形和大小，需要有较

大的循环流量，所以应选择涡轮式搅拌器和桨式搅拌器。对于以传热为主的搅拌操作，把握因

素为总体循环流量和换热面上的高速流淌。因此可选用涡轮式搅拌器。当反响过程需要更大的

搅拌强度或需使被搅拌液体作上下翻腾运动时，可在反响器内装设挡板和导流筒。

3.做(-r)-x或(-r)-C图，通过比较图形面积来进展生产力气的比较:

AO

n-CSTR

（1）假设BR的关心时间为0,则三种反响器的生产力气与上图中的阴影面积成正比，即

BR>n-CSTR>CSTRo

（2）假设BR的关心时间不为0,n-CSTR>CSTR,但是不能定性确定BR的生产力气大小，

其与关心时间有关。

4.反响釜的传热装置主要有夹套式、蛇管式、外部循环式等。夹套式换热一般适用于传热面积较

小且传热介质压力较低的状况。当工艺过程中需要的较大的传热面积，单靠夹套传热不能满足

要求时，或者是反响器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料不宜使用夹套式换热时，可承受蛇管、

插入套管、列管式换热器等传热。对于大型反响釜，需高速传热时，可在釜内安装列管式换热

器。除了承受夹套和蛇管等内插传热构件使反响物料在反响器内进展换热之外，还可以承受各

种型式的换热器使反响物料在反响器外进展换热，马上反响器内的物料移出反响器经过外部换

热器换热后再循环回反响器中。另外当反响在沸腾温度下进展且反响热效应很大时，可以承受

回流冷凝法进展换热，即使反响器内产生的蒸汽通过外部的冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反响

器中。承受这种方法进展传热，由于蒸汽在冷凝器以冷凝的方式散热，可以得到很高的给热系

数。有时假设进展反响釜小试时：还可以承受电加热的方式。

5.同时满足Q=Q和色乙・>旦・的点，即为热稳定点。

cRdTdT

6.主要把握温度和压力。在操作过程中，温度应当最难把握，温度把握方案主要有以下三种：通

过夹套冷却水换热；组成反响釜气相外循环系统，通过调整循环气的温度，调整易冷凝气体回

流入釜的量来把握反响釜的温度；通过釜外料液循环系统，调整料液循环温度从而把握反响釜

的温度。另外反响釜的压力把握也很重要。反响釜压力的变化主要是由于反响过程中物料的蒸

汽分压的变化造成的，因此釜压的把握也可以通过把握温度来调整。但当反响釜压力过高时则

需要选择通过放空来降低反响釜的压力。

7.解析法：列出公式1^=2卜或丁=工1,再将式

RRii

（x—X）（X—X）

V=FA..-D-cV—Al——以1口一带入，然后对该式求导使其等于0,即可

RiAO（一「）AOo（一r）

AiAi

得到最优条件下的相应变量。

图解法：处理量V。、初始浓度C和最终转化率X,要求确定串联连续操作釜式反响器

AOAN

的釜数和各釜的有效体积，也可以在绘有动力学曲线的(一r)~C图上进展试算。假设各釜的有

AA

效体积一样时，依据操作线方程，假设不同的V,就可以在C和C之间做出多组具有不同

RiAAN

斜率、不同段数的平行直线，表示着釜数N和各釜有效体积V值的不同组合关系。通过技术

Ri

经济比较，确定其中一组为所求的解。

8.N个连续串联操作釜数反响器进展一级不行逆反响，各釜的温度一样，则体积为：

yVX-XX-X

V=2-V=-l(一———+—.f——+

R对k1-x1-x

AlAl

上式对转化率求偏导数得：

(i=l:2„,N-1)

假设使反响体积最小，则av/dx=o

RM

AiX(i+l)Ai

V(x-X)V(X-X)

化简可得:0AiA(i-l)=0A(i+1)Ai

k(1-x)-k(1-x)

AiA(i+I)

9.在反响初期由于反响物的初始浓度较大，反响速率比较快,所选用的换热介质的温度较高。但

随着反响的进展，反响物浓度c,渐渐下降，反响速率也渐渐卜.降，要求换热介质的温度较低，

但换热介质的最低温度是有限制的，不能无限制地降低。因此就要求承受不同的换热面积来适

应。尤其对于等温反响，必需依据反响的进展随时调整换热方案。例如某吸热反响装置的换热

方案如下：在反响器内设置两组加热盘管，其中一组盘管的传热面积为6.65cm2,另一组盘管的

传热面积为3.59cm2,可用加热蒸气的温度为110℃〜180C。在反响开头时承受180c的蒸汽，

两组传热面均使用以确保反响初期的供热速率。随反响的进展，蒸汽温度同步下降，到某一反

应时刻时，蒸气温度已降至11OC。此时停一组加热盘管，同时调整蒸汽温度为158℃。然后随

着反响的进展，再同步下降换热蒸汽的温度，当反响完成时，蒸气温度降至110℃。

10.BR：反响器内温度处处一样，时时不同，随反响时间发生变化。

CSTR：反响器内温度处处一样，时时一样。

n-CSTR：各反响器内温度处处一样，各釜温度不同。

计算题

1(11、1(In

1.T=-I------------------I-----------xI-------------1=9900s

,kICC)I0.0110.011)

'AAO/

T=­•I-----------1------x|--------|=998O;

1kICC)10.01V0.015)

、AAO7

1(1111(1

T=I-I=x|-I=9990s

'kICC>0.01<0.0110J

'AAOZ

争论：对于二级反响，当最终浓度远远小于初始浓度时，初始浓度的转变对反响时间的影响不

明显。

2.由题意知；V=V----------6V-V----------,其中x=05，则x=0.857。

00

Rk(1-x)Rk(1-x)…A2

A1A2

3.略

4.依据题意V=V一----V=V2”二L一,x=0.9，则x=68.38%。每个

RI。k(l-X)R2。k(l-X)AfAl

AlAf

反响滞体积为：V=V__Li__=-----2空?--------=0268m3。

R,0k(l-x)24x600.0806x(1-0.6838)

Al

5.略

6.由题意知(-r)=kC-kC=kC(1-x)-kCx

「Xx

则V=V---------fle---------=V--------1---------2.14m5

Rl0kC(1-x)-kCx°k(1-x)-kx

IAOA2AOA1A2A

7.由题意知：T=--------------Ef----------------------R-----

kC(1-x)4-kC2(1-x)2kC(1-x)

IAOA2AOAIA0A

R的收率、得率：Y=£L=--------------------------=60.8%

ck(1-X)+kC(1-x)2

A0IA2AOA

R的选择性：S=_-=Y^J=67.6%

x■09

A

V—

8.⑴每一个釜的平均停留时间：t=一~=20,则tN=t=20N

iVi

6=02/；；=(kt2E(t)dtT；)/t；=烈二"匕”=」.，所以模型参数N=l.

0

3400N2N

V

.J=—一1一—

⑵得XA=75%

Vk(l-x)

0

9.(1)V=V--——=2x———=0.6m3

R0k(l-x)10x0.25

A

11

(2)V=V[-in(-----)+t")=1.8m

Rok1-x

(3)V=V--IJ__=2X——--=0.2m3,V=v----=0.2m3

R,0k(l-x)10x0.5R20k(l-x)

AlAl

(4)由题(3)可知，等体积的反响器体积为0.2m3。

模块三管式反响器

填空题

1.t=l/s,2.有效体积，大;

V

3.T,C；4.不同；

A

5.动力学，反响器，生产力气，选择性；

推断题

12345

XJXXX

思考题

1.反响器内各点浓度不随时间发生变化，沿流淌方向发生变化。

2.当反响级数n>0时，三者的生产力气大小挨次：PFR>n-CSTR>CSTR；反响级数n<0时三者大

小挨次：CSTR>n-CSTR>PFR。

3.以提高选择性为目的，通过比较主副反响的级数来确定所需反响器型式及操作方式。

4.管式反响器的热量衡算式FMCdT=F小(-△〃)-T)与物料衡算式

'〃A0ArA.7D3

(~r)dV=Fclx联立，便可得到非等温、非绝热状况时所对应得反响器体积。

ARAOA

5.在等温等容过程中，一样产量、一样转化率、一样初始浓度和温度下，所需抱负管式流淌反响

器体积(V)P和抱负连续釜式反响器有效体积(V)S之比称为容积效率n，即n=二££。反响

RR(V)

RS

级数愈高，容积效率愈低,转化率愈高，容积效率愈低.串联釜数N增大，rj也增大，但增大

的速度渐渐缓慢，因此通常取串联的釜数为4或者小于4。

计算题

1.PFR中进展的等温变容反响，y=1,5=1。

八』的*—«30x8.314x(185+273)

2.由题意知：y=0.5♦6=2>V=FRT/P=————一一一一一一一,=0.079m3/s,

A。A0o3600X400

V1AA7Q

V=-J(-x+21n---------.)=---X(-0.8+2xIn一一)=9.6m3

RkA1-x0.020.2

A

3.由于C八二(二八，并且是等摩尔反响，所以(-r)=kC2o

A°BOAA

X=50%

A

小x0.5

(2)V=VA=0.5x=2L

2

R"kC(1-xM0.5(1-0.5)

x

(3)V=0.5x------A-----=2，x=38.2%

R0.5x(l-x)2人

A

4.由题意知(-r)=1+2C+C2=(]+c)2

AAAA

fdC11I

(1)T=CJfx「dYL_=-JCc"----rx=_x(--------一.)=0.25,

A00(-r)c(l+c)221+0.21+2

AuA。AA

_c-C2-0.2_

\2/T—e——k=—-1.25

(1+C)21.22

Af

C-CC-C2-11-0.2

(3)假设两个CSTR串联：T-E---k+-rt---e=-----+------=0.81

=(1+C)2(1+C)2221.22

AlAf

假设PFR与CSTR串联：T=Su-=-x(----------)+1/^3._Q

c(1+C)2(1+C)221+11+21.22

A°AAf

2

假设CSTR与PFR串联：T。八。-CAI-DCA=-'+1>：(-)=0.42

(1+C)2C(l+c)22221+0.21+1

Al*'A

r11

各种状况下，产物中P的选择性均为：S=一匚・=---------=---=0.69

P-r(1+C户1.22

AAf

5.依据反响速率常数的单位，确定咳反响为2级，且6=1,y=Io

AAO

空时：

(1+x)2dx

xM(1+8xy)2dx

——LMO————L———

(>kC(1—x)2kC(1-xM

AOAAOA

14

4In0.65-3.65]=155.31$

kC0.65

AO

平均停留时间:

7=fvidL.,又由于(-r)dV=Fdx,所以

T=『R%.=］。*_______JAO_________dx=「35__(In0.65-2)

A

oV-o(-r)V(1+8xy)AokC(1-x)2kC0.65

AOAAAOAOAAO

结合空时和平均停留时间的表达式可求得平均停留时间J=128.53s

模块四固定床反响器

填空题

1.空时，空速，空时收率；

2.反响过程中各有关参数（流量、进口温度、冷却温度等）发生微小变化时，反响器内的温度将

会有多大的变化：

3.颗粒内传热，颗粒与流体间的传热；

4.器壁对空隙率分布的影响以及由此造成的对流体流淌、传热、传质的影响；

5.催化剂大小要均一，充填时留意架持各个部位密度均匀，保证催化剂床层各个部位阻力一样；

消退化流初始动能，使气流均匀流入反响器床：

推断题

12345678

-JXX-J

思考题

1.流体通过由不动的固体催化剂构成的床层进展化学反响的设备称为固定床反响器。固定床反响

器的优点：催化剂不易磨损，可长期使用，床层内流体的流淌接近于平推流，与返混式的反响

器相比，它的反响速率较快，可用较少量的催化剂和较小的容积的反响器获得较大的生产力气。

此外，由于停留时间可以把握，温度分布可以适当调整，有利于到达高的转化率和高的选择性；

缺点：传热较差，催化剂更换时必需停顿生产。

2.分为：①绝热式固定床单段绝热式反响器构造简洁，造价廉价，反响器体积利用率较高。多段

绝热式反响器是在段间进展反响物料的换热，以调整整个生产过程的反响温度；②列管式固定

床通常是在管内充填催化剂，管间通热载体，气体原料自上而下通过催化剂床层进展反响，反

响热通过管壁与管外的热载体进展热交换；③自热式固定床设备更紧凑与高效、热量利用

率高、易实现自动把握；④径向固定床气体流程缩短，流道截面积增大，虽使用较细颗粒催

化剂而压降却不大，因此节约了动力，但在此类反响器中，气体分布的均匀性却是很重要的；

3.①单段绝热式适用于反响热效应较小、反响温度允许波动范围较宽、单程转化率较低的反响过

程，对于热效应较大的反响只要反响温度不很敏感或是反响速度格外快时，有时也使用这种类

型的反响器。②当反响的的热效应较大，反响速度又较慢时，其绝热升温必将使反响器内温度

的变化超出允许范围，在这种状况下，应承受多段绝热式反响器。③列管式固定床既适用于放

热反响，也适用于吸热反响，特别适用于以中间产物为目的产物的强放热复合反响。④自热式

固定床通常只适用于热效应不大的放热反响以及高压反响过程，如合成氨和甲醇的生产过程。

⑤径向固定床适用于反响速度与催化剂外表积成正比的反响。

4.床层空隙率的影响因素包括：颗粒大小、外形、充填方式、外表粗糙度、粒径分布等。

5.催化剂的有效系数是指催化剂孔内平均反响速度与孔道外外表的温度与浓度为基准的反响速度

之比。它反映了催化剂内外表的利用率大小的系数。

当n时，外表内集中不存在，反响过程属动力学把握；

当n<।时，内集中的影响明显，反响过程属内集中把握。

6.具有相当大动能的局部原物会直段冲入床层，造成了气体分布的不均匀性，即不同停留时间的

物料混合，引起了返混，最终影响到反响结果。可通过在反响器的气流入口处设附加导流装置，

如装设分布头、集中锥或填入环形、栅板形、球形等惰性填料，或增设环形进料管或多II螺旋

形进料装置等，另外，还可承受适当的流向，利用自然对流来调整各处气流运动的推动力或采

用转变管排列形式的方法，使气流分布更合理。

7.(1)空间速度指单位时间内通过单位体积催化剂的原料标准体积流量，它是衡量固定床反响器

生产力气的一个重要指标；(2)空间时间是指在规定的反响条件下，气体反响物通过催化剂床层

中自由空间所需要的时间，表示同体积的催化剂在一样时间内处理的原料越多；(3)空时收率

指反响物通过催化剂床层时，在单位时间内单位质量(或体积)催化剂所获得的目的产物量，它

是反映催化剂选择性和生产力气的一个重要指标。

8.以换热式固定床反响器中进展放热反响为例，床层温度分布的主要特征：①在床层中心处即r=0,

温度T达最高；②在近壁处即rWR,T很低；③在管壁处即r=R,T最低。由于床层壁面处

0RW

存在“壁效应”，较大的空隙率增加了边界层气膜的传热阻力，所以近壁处的温度TR与管壁温度

T相差也大，如何把握径向温度分布？

W

计算题

1.d=1.241Vi/3=1.241x[(兀0.0082-n0.0052)x0.01]i/3=8.4mm

VP44

11

_:,/2

da=0.564x[2x(—兀82—n5)+80n+50K]-%.2mm

44

11

d=6V/A=6X[-TC(82—52)xl0]/[2x一nx(82-52)+80兀+50兀]=3.9mm

sPP44

<p=d/d=0.46

ssv

2.s=1-p/p=1-828/1300=0.36

BP

3.d=1/=1.98mm

Pd

i-li

1

4.(1)V=uA=0.2x一兀x(0.025-0.005)2=0.136ma/h

00R4

(2)FPV/RT=101325K0.1364-8.3144-413=4mol/h

⑶W=4x0.46X26+4X0.54x36.5=0.126kg/h

(4)V=-7t(0.025-0.005Mx0.25=7.8x10-m3

R4

Sv=V/V=V(273.154-4I3)/7.8X10=1153h->=0.32s-'

ONK0

T=V£/V=7.8x10-5x0.454-0.136=2.58x10=0.93s

R0

5.改正：题目中气体的质量流速为18.25kg/m2-s

dCJ

R