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挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间
一、1.A 2.A 3.C 4.B 5.B 6.A 7.C 8.B 9.D 10.B 11.B 12.D 13.D 14.C 15.C 16.C 17.A 18.A 19.C 20.B 21.C 22.C 23.D 24.B 25.A 26.A 27.B 28.D 29.A
二、1.化学反应的工程问题 2.(RT)(???)3.浓度 温度 4.平推流 5.平均停留时间、反应时
间、空时 6.微观流体 7.调匀度S 流体的混合态 8.物理 化学 9. 0.1um 努森扩散 10.
Teq?Topt拟均相一维 11.三传一反
Teq?Topt?ERln2E2?E1E1 12.
U0?Umf 13.气 乳 14.两个或更多 15.
?k1??k16.数学模型 17. ?2?k1??k19.?2????[k2/(k2?k1)]????[k2/(k2?k1)]
n?nKlnk(2/k1)?K?K0nK0 k2?k1 18.
lnk(2/k1)(???)(RT)k?k21 20. 21.全混流反应器、平推流反应器 22. 全混流
dQrdQG?dTdT24.0 25.初始速率法 26.平均生产速率最大 生产经费
平推流 23. QG?Qr 最低
27. 28.扩散阻力 29.温度 浓度 30.聚式流化床 31.双膜模型 溶质渗透模型 表面更新模型 32.输入量=输出量+反应量+ 累积量 33.反应速率 34.主反应 副反应 35. (6VP/π)1/3
化学反应工程期末试题 II.单项选择
1.一级连串反应A → P → S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空
时
?opt?_______。
1K1K2ln(K2/K1)ln(K2/K1)ln(K1/K2)K1K2A. K2?K1 B. K2?K1 C. D.
2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着?A的增大而减小，此时该反应的反应级数
n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0
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3.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。
A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1
4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。
A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置
5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装
置。
A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜
6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为
?d??kdCim?ddt，当平行失活对反应
物有强内扩散阻力时，d为_______。 A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1
7.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。
A. 粒子与流体间有温度差 B. 粒子与流体间无温度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层轴向有温度梯度
8.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。
A. 粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层径向有浓度梯度
9.下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点_______。
A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变 C. 参数值与气泡大小无关 D. 参数值与气泡大小有关
10.流化床反应器中的操作气速U0是根据具体情况定的，一般取流化数U0Umf在_______
范围内。 A. 0.1～0.4 B. 1.5～10 C. 10～15 D. 0.4～1.5 III.简答题
1.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？
2.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？ 3.简述气-液反应的宏观过程：A（g） + bB（l）→ 产物（l）？ 4.简述固定床反应器的优缺点？
5.简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？ 6.简述双膜理论？
IV.计算题
1.醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：
k1k2CH3COOH???CH2?CO?H2O CH3COOH???CH4?CO2
?1?1k?4.65s,k?3.74s2已知在916℃时1，试计算：
1） 99%的醋酸反应掉的时间；(6分)
2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。（4分）
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2.有一级不可逆反应A→P，在85℃时反应速率常数为3.45h-1，今拟在一个容积为10m3的釜式
反应器中进行，若最终转化率为xA?0.95，设该反应的处理量为1.82m3/h，今若改用两个容积相等的串联釜操作，求反应器的总容积？
3. (A) (P) (S)
k3?C6H4Cl2k1?C6H5Cl?C6H6???
dCAdCP?k1CA?k1CA?k2CPdtdt反应速度；，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混
??1Sk?1.0(h),k2?0.5(h?1)，P1流反应器内进行这一反应时,求目的产物P的选择性，其中
Vv0???1(h),CP0?CS0?0,CA0?1mol/l。
22??112.5min,t?15min，t4.有一个反应器测其方差如果这个反应器可以用等体积多釜
串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应A + B → 2R，已知?rA?kCACB，
CA0?CB0?12mol/l，k?1l/mol?min，求反应器的出口转化率？
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2??8.971，t5.用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知
t2?6.187，k?0.15求
1） 推算模型参数N；（3分）
2）推算一级不可逆等温反应的出口转化率。（2分）
二、1.D 2. D 3.D 4.C 5.C 6.C 7.A 8.A 9.C 10.B
三、1.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）
2.阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（1分）在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含
有示踪剂A且浓度为CA0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剂A的浓度随时间的变化。（1分）对应的曲线为F（t），
F(t)?CACA0。（2分）
3.（1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；2分（2）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；1分（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；1分(4)气相产物向气相主体扩散。1分
4.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。（1分）
（1）催化剂在床层内不易磨损；（1分）（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；（1分）（3）固定床中的传热较差；（1分）（4）催化剂的更换必须停产进行。（1分）
5.（1）以U0的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度Umf通过，而其余部
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分以（U0-Umf）则全部以气泡的形式通过；1分（2）床层从流化前的高度Lmf增高到流化时的高度Lf，完全是由于气泡的体积所造成；1分（3）气泡相为向上的平推流，大小均一；1分（4）反应完全在乳相中进行；1分（5）气泡与乳相间的交换量Q为穿流量q与扩散量之和。1分
6.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，（1分）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（1分）。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，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡（1分）。因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加（1分），相间传质总阻力等于传质阻力的加和（1分）。 1.解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x和y，初始为
CA0，则
dydx?k2(CA0?x?y)?k1(CA0?x?y)dt dt
d(x?y)?(k1?k2)(CA0?x?y)dt相加得
CA0d(x?y)?(k1?k2)t?(k1?k2)dtlnC?(x?y)C?(x?y)A0将其积分A0
1） 当转化率为99%时
x?y?0.99CA0
t?11ln?0.549s4.65?3.741?0.99
SP?2） 瞬时选择性为
dxxk14.65x??S??55.4%dy 积分得yk23.74 y CA0CA02(1?k?)??iCA2 (1?k?i)N ∴
2.解：由于两等体积釜串联，则 ?1??2
CA,NxA?而
CA0?CA2C?1?A2?0.952(1?k?)?20??i?1.006h CA0CA0i 即
?i?由
Vi?Vi??iv0?1.006?1.82?1.83m3v0
3V?2V?3.66mi反应器的总容积为
3.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
V0(CA1?CA2)?k1CA2V2
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化学反应工程期末考试试题及答案(整理)
