化学反应工程期末考试试题及答案

两个或更多

1.(2)

D

2.(2)

D

3.(2)

D

4.(2)

C

5.(2)

C

6.(2)

C

7.(2)

A

8.(2)

A

9.(2)

C

10.(2)

B

1.(5)

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.(5)

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

F(t)?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），（②分）

3.(5)

CACA0。

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.(5)

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.(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.(5)

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.(10)

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

dx?k1(CA0?x?y)dt ①分 dy?k2(CA0?x?y)dt ①分

d(x?y)?(k1?k2)(CA0?x?y)dt相加得 ①分

d(x?y)?(k1?k2)dtCA0?(x?y)ln

将其积分

CA0?(k1?k2)tCA0?(x?y) ②分

1） 当转化率为99%时

x?y?0.99CA0 ①分

t?11ln?0.549s4.65?3.741?0.99 ①分

SP?2） 瞬时选择性为

dxdy ①分

xk14.65积分得

y?k?23.74 S?xy?55.4% 2.(10)

解：由于两等体积釜串联，则

?1??2 CCA0A,N?N

(1?k?i) (1?k?2CA0i)?∴

CA2 xA0?CA2A?C而C?1?CA2?0.95A0CA0 即

(1?k?i)2?20??i?1.006h ?Vii??Vi??iv0?1.006?1.82?1.83m3由

v0 V?2Vi?3.66m3反应器的总容积为

3.(10)

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

②分 ①分

①分

②分

①分

②分

①分

②分

①分

①分

①分

CA2?∴对于P:

CA0CA1?1?k1?2(1?K1)2 K1?k1?1?k1?2?0.5 ①分

V0(CA1?CA2)?V2(k1CA2?k2CP2) ①分

CP2?∴

K1CA0K1CA0(1?K1)2(1?K2)+(1?K1)(1?K2)2 K2?k2?2?0.25②分

CA2?1(1?0.5)2?0.444mol/l C0.50.5P2?

(1?0.5)2(1?0.25)?(1?0.5)(1?0.25)2 ∴

CS2??1-(0.444?0.391)?0.165mol/l CP20.391 C?S20.165?2.37 4.(10)

?2?2t112.5解：

??t2?152?0.5 ?21??N?N?2 ??tN?15则每个反应器的停留时间为2?7.5min 对第一个釜进行物料衡算

C2A0?CA1?(?rA1)?1?CA1?kCA1?1 整理得

7.5C2A1?CA1?1?0 解得CA1?0.30mol/l 同理对第二个釜进行物料衡算

C(?r2A1?CA2?A2)?2?CA2?kCA2?2 解得CA2?0.144mol/l ①分

①分

①分

①分

①分

②分

①分

①分

①分 ①分 ①分

①分

xA? 5.(5)

CA0?CA21?0.144??85.6ê01 ①分

解：1）

???2?t2t2?8.971?0.2346.1872 ①分

N?1?2?4.27? 取N=4 xA?1?1?0.566(1?ktN 2）

N) ①分

①分

②分