CA21?对第二釜CA11?k?2
对于等体积釜串联?1??2?? 同理
xA3?1?1(1?k?)3
∴τ=（min）
51. 串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，
k?0.92(h?1),?0?10m3h,xA?0.9,试计算N为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操
作时间的条件下分批式反应器的有效容积。
xA,N?1?1(1?k?i)N
解：利用
N(个) 1 2 3
V（m） 若采用分批式
52.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=，原料液的进料速度v0=10m3/h，要求最终转化率xA?，试求V1、V2和总容积V。 解：对于一级不可逆反应应有
?(1)?rA,i1?xA,i?1?11?????r?r??A,i?1A,i??
3代入?xA,i?xA,i11?2得 kCA0(1?xA1)xA1?xA0??11????kCA0(1?xA2)kCA0(1?xA1)?
2xA整理得 1?2xA1?xA2?0
∵xA2?0.9， ∴xA1?0.6838 ∴
?1?xA10.6838??2.35(h)k(1?xA1)0.92(1?0.6838)
3总容积V?V1?V2?47(m)
53. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下
k?0.92(m3kmol?1h?1),CA0?2.30kmolm3,v0?10m3h,要求出口x=，计算该操作最优容积比
A
(V1V2)和总容积V。
1)rA1?12?[]?2223?x?xkC(1?x)kC(1?x)A1A1A0A1A0A1解：
?(??(?1)rA,1 代入?xA,1?111[??]xA,1?xA,0rA,2?rA,1
总容积V?V1?V2???v0 54. 应用管径为D=的管式反应器来进行一级不可逆的气体A的热分解反应，其计量方程为A=R+S；速率方程为?rA?kCA；而k=×109exp[-19220/T](s-1),原料为纯气体A,反应压力P=5atm下恒压反应,T=5000C。xA?,FA0=h,求所需反应器的管长L,停留时间t，空时τ（理想气体）。
解：反应气体的进料体积流速为：
反应流体在管内的体积流速为： 此处：F0?FA0（纯气体）；yA0?1.0，
?A?1RT2?1??11，CA0P
∴v?FA0(1?xA)/CA0 而
CA?FAFA0(1?xA)CA0(1?xA)CA0??vFA0(1?xA)(1?xA)
∴
??[2ln1k1?xA]?29.88(s)?0.0083(h)1?xA
55.液相原料中反应物A进入平推流反应器中进行2A?R的反应，已知
CA0?1moll,V?2l,?rA?0.05CAmoll?s。 求：1）当出口浓度CA?0.5moll时的进料流v0。
C2)当进料流量v0?0.5lmin时出口浓度Af。
xAdxVVA???0?rA 解：1）FA0CA0v02
??2）
111V2?60(?)???240s0.05CACA0v00.5
56. 自催化反应A + R → 2R，其速率方程为：?rA?kCACR，在70℃下等温地进行此反应，在此温度下k= m3/kmol·h；其它数据如下：CA0? kmol/m3；CR0? kmol/m3；v0?10 m3/h；要求反应的转化率xA?。
试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积；
2）在平推流反应器中反应所需的容积。 解： 令
a?CR00.01??0.0101CA00.99
2?r?kCAA0(1?xA)(a?xA) ∴
1）全混流反应器所需的容积 2）平推流反应器所需的容积
57. (A) (P) (S)
dCAdCP?k1CA?k1CA?k2CPdtdt反应速度；，在恒温恒容下求(a)平推流(b)全混流,求SP，其
??1?1中k1?1.0(h),k2?0.5(h),Vv0???1(h),CP0?CS0?0,CA0?1mol/l。
解:(a)CA?CA0exp[?k1?]?0.368mol/l
CP?k1CA01k1?k2(e?k2??e?k1?)=1?0.5(e?0.5?e?1.0)=?
CS?CA0?(CA?CP)?1?(0.368?0.477)=l
?SP?CP0.477CS=0.155=
(b)?v0(CA0?CA)=K1CAV
?CA?CA0CA01?k1?=1?K1 (K1?k1?) k1CA0?k1CA?1?k2?=?1?k1???1?k2??
∴
CP?CA=l CP=l CS=l
SP?CPCS=
58. (A) (P) (S)
dCAdCP?k1CA?k1CA?k2CP反应速度dt；dt，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器
?内进行这一反应时,求目的产物P的选择性SP，其中
?1k1?1.0(h?1),k2?0.5(h),Vv0???1(h),CP0?CS0?0,CA0?1mol/l。
解：等容积釜串联应有???1??2 ?1??2?1/2??0.5h
对第二个全混流反应器作物料衡算
CA2?CA0CA11?k1?2=(1?K1)2 K1?k1?1?k1?2?0.5
∴
对于P:V0(CA1?CA2)?V2(k1CA2?k2CP2)
CP2?K1CA0K1CA0(1?K1)2(1?K2)+(1?K1)(1?K2)2 K2?k2?2?0.25
∴
CA2?1(1?0.5)2=l
CP2?0.50.5(1?0.5)2(1?0.25)+(1?0.5)(1?0.25)2
∴CS2=1-+=l
CP20.391CS2=0.165=
59.醋酸甲酯的水解反应如下：CH3COOCH3 + H2O →CH3COOH +CH3OH，产物CH3COOH在反应中起催化剂的作用，已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度积成正比。
（1） （1） 在间歇反应器中进行上述反应。醋酸甲酯和醋酸的初始浓度分别为500和
50mol/m3。实验测得当反应时间为5400s时，醋酸甲酯的转化率为70%，求反应速率数和最大反应速度。（5分）
（2） （2） 如果反应改在连续搅拌釜中进行，?A=时停留时间应为多少。 （3） （3） 如果采用管式流动反应器，?A=时停留时间。 解： A + B → C + D
（1）
CC02dCAd?A?kC(1??)(??)A0AA??CA0?kCA0(1??A)(CC0?CA0?A)CA0 ??A=dtdtd(?rA)?0.2765(?2?A?0.9)?0d?A对?A求导 ?A?0.45
??（2）
CA0?CACA0?ACA0?A3???8.037?10s2?rA?rAkCA0(1??A)(?A?CC0/CA0)
（3）对于PFR
??CA0??A0?Ad?Ad?A?CA0?0kC2(1??)(??C?rAA0AAC0/CA0)
60.在一定的反应温度下A发生下述平行反应：
其中R是主产物，S是副产物。反应原料为纯的反应物A，其初始浓度为10kmol/m3。在反应器出口A的转化率为80%。反应在连续搅拌釜中进行时，A转化为R的选择性、R的收率以及反应物的停留时间。 解：1）使用连续搅拌釜
∵ ?rA?r1?2r2 ∴ CA0?CA??(?rA)??(r1?2r2)
CR?CA0?CACA0?A?1?0.2CA1?0.2(CA0?CA0?A)
∴
3C?5.71kmol/m??0.8 当A时，有R
V恒定，停留时间与空时相等
2P(主)61. 已知A 的反应速率式分别为：?rA?(k1?k2CA)CA；rP?k1CA；rs?k2CA，且在
K1K2副)k1S(反应的操作温度下=，k2/k1?；CA0?5mol/l，CP0?CS0?0，要求反应流体的进料速率为
v0?5 m3/h，出口转化率xA?。试求用单一的全混流反应器在等温下进行此反应时所能获得的
产物P的浓度CP以及所需的反应容积V。 解：
(?P)m?rPk1CA?2?rAk1CA?k2CA
62.环氧乙烷在450℃的气相分解反应如下：C2H4O（g）→ CH4（g） + CO（g）已知在此反应 温度下反应的速率常数为，反应在恒温恒容反应器中完成，初始时原料为纯的 环氧乙烷，初始压力为×105Pa，试求在反应时间为50min时反应器的总压力。
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