华东版
3-1 解:cA0kt?xA 1?xA?1把数据代入得cA0k?0.2min 当xA=0.75时解得t=15min
所以,增加的时间为15-5=10min 3-2 解:?1?xA?1?nn?1?1??n?1?cA0kt (式A)
把xA=0.75和t=10min代入解得cA0k?0.1 再把t=30min代入(式A)解得xA=1.25
所以,转化率应为1 3-3
解:设反应动力学方程为:?则?1?xA?1?nn?1dcAn ?kcAdtn?1?1??n?1?cA0kt,且cA0=1
?1?0.8??1??n?1?k8因此有
1?n?1?0.9??1??n?1?k18解得:n=2;k=0.5L/mol·min 3-4
1)计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0(注意进料中水的浓度cS0不为0)。 2)列出当酸的转化率为xA时,各组分浓度的表示式:
-1
1?ncA?cA0?1?xA?cB?cB0?cA0xAcR?cA0xAcS?cS0?cA0xA3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式,整理得
dxA2 ??7.93?10?6?10.2?20.1xA?2.58xA?dt4)计算转化率达35%所需的时间为
t??0.350dxA ?627.93?10?10.2?20.1xA?2.58xA?上述积分可查积分表用公式计算,也可用MATLAB语言的quad解算子计算,结果为 t?7153s?2h
5)计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数,再计算每m3反应体积每天的生产量,然
后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 VR=51.9m3 3-5
1)设酯的平衡转化率为xAe,将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得:
21.1512xAe?0.219
1.151?1?xAe??48.76?1.151xAe?化简整理上述方程并求解得
xAe?90.8%
2)此题解法与3-4中的步骤2~4相同,答案为t=276min 3)此时各组分的浓度为
酯:0.207mol/L;水:47.816 mol/L;醇、酸:0.910 mol/L; 反应物系的组成为
酯:0.414%;水:95.80%;醇、酸:1.82%; 3-6
对可逆放热反应,当反应温度过低时,因反应速率过低转化率偏低,当反应温度过高时,转化率又会受化学平衡的限制。所以,对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。对本题此最优反应温度可用解析法求解。 1) 列出反应器的物料衡算方程
qV?cA0?cA??VR??rA?
将反应动力学方程代入,整理后可得
xA?k?T??1???k?T??k??T???? 式(A)
2) 对上式求导,并令导数为零
?dkdk??dk???1??k?k?????k??????dTdTdTdxA?? ?2dT?1??k?k??????dkkE将上式展开,并将代入,化简后可得 ?2dTRT???E2E1?ln?? RT?k20??E2?E1??于是Topt??E2??E1Rln??k?E?E??2021????12405 ?325K
10000??ln??15?5.254?10?2405?30?3)计算最优反应温度下的转化率。将T=325K代入式(A)
xA?k?T??1???k?T??k?T??????6.92?10e?1??6.92?1012e?10000?32512?10000325?3012405?325?30?5.254?1015e???30?
=63.5% 3-7
解:依题意知,反应时间相同的情况下,虽然初始浓度不同,但转化率都相同,因此该反应应为一级反应。所以:
t?11 lnk1?xA把数据代入解得:k=0.00656min-1 3-8 3-11
dA?kAS dtdA依题意知:??kA?0.7?A?
dt解:?dx12ax?b?b2?4ac因为:?2?ln?C
22ax?bx?cb?4ac2ax?b?b?4ac?合并同类项并定积分得:
11.3?1.4ln?2.4k?293K?0.71.311.24?1.4ln?0.434k?310K?0.71.24?ERT
?根据阿累尼乌斯公式:k?k0e可解得E≈66KJ 3-12
dcA解:
dt?k1cA dcBk2cBdt化简得:积分得:
dcAdcBk1? cAcBk2
3-13
化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章答案
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)