化学反应工程课后习题答案(第二版)

化学反应工程课后习题答案(第二版)内容摘要：

A 的转化率为 %，而平衡转化率是 %，求此反应的动力学方程式。 解    xckxcktxctcxccxcccckckckcktcrA02A01A0AA0PA0AAA02A1P2A1AA1dddd)1(dd 16 xxttxttxkkkxxkkktx,0,0d)(d)(dd211211 21)1()(ln121eee0Ae0AAePe21121121txkkKxxxcxccckkKtkxkkkkk  PAAA121121212121210 288 577 ddm in0 288 m in0 577 2/0 866 86 183 2111ln1cctcrkkkkkkkkkkkk 6. 平行液相反应 A→ P rP=1 A→ R rR=2cA A→ S rS=cA2 已知 cA0=2kmol m3， cAf= m3，求下列反应器中， cP最大为多少 ? (1) 平推流反应器； (2)全混流反应器； (3)两相同体积的全混流反应器串联， cA1=1 kmol m3。 解 17 3A0AfA2AAf0ApPAPAfA0p2A2AASRPPPmkm 2111)1(1)1(1d)1(1)(d1PFRF or )1(1211A0Af0AAfccccccSccSccScccrrrrScccc 322AfAfA0AfA0pPmk m o )(1)()1(1)()(C ST RFo r  cccccSc 322P2AfA1P1A1A0Pmk m o )(1)()11(1)12()()(S e r ie sin C S T R F o r t w o SccSccc 7. 自催化反应 A+P→ 2P 的速率方程为： − rA=kcAcP， k=l m3kmol1min1，原 料组成为含 A 13%，含 P 1%（摩尔百分数），且 cA0+cP0= l kmol m3，出口流中 cP= kmol m3，计算采用下列各种反应器时的空间时间 (τ =VR/V0)。 (1)平推流反应器； (2)全混流反应器； (3)平推流与全混流反应器的最佳组合； (4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。 解 AA2A0AA0AA0PAAAfA i n3A0)1()1( 7 1 k m o lxxkcxcxkcckcrxxc 18    m ln11111ln1d11111d1dPFRF or A i nA i nAfAfA0AA0AAAAA0AAA0AfA i nAfA i nAfA i n xxxxkcxxxkcxxxkcrxcxxxxxx     m 0 7 1 11C ST RFo r AfAf2 0AA i nAf0A   xxkc xxc  m lnmkm )1(m )(111)1(1dd,1PFRC S T RF or 2123A1A0A1A11AA i nAf0A1A1AAAAAxccxxxxkcxxxrrr，有令的极值点相同与由于  )( 1)1(1,0ddC S T RF or A1A1A i nAfA01AAA  xxxxkcxx r分离器 8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。 证 19 AfA0A1Af0A2A1Af2A101A21Af1AAfAf1A21A0A1A1A0A1fAAfA0010d )(d11)(cccccckckccckkcckccckkcckcccrccA   R2R121AfA0AfAfA02AfA0Af0A0A1 111111VVcckkkccccckkcckc   9. 半衰期为 20小时的放射性流体以 40m3全混流反应器后，其放射性衰减了多少。 解         40011402AAAAA0AA0A0AAA01200AA总转化率。 为第二釜，单釜转化率仍：第一釜代入数据对全混流反应器，首先求反应速率常数：期的概念。 只有一级反应存在半衰xxxxkcxccrcckeecc kkt 10. A 进行平行分解反应，其速率式为 ↗ R rR=1 kmol m3min1 A → S rS=2cA kmol m3min1 ↘ T rT=cA kmol m3min1 其中 R 是所要求的目的产物， cA0=1kmol m3。 试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的 cR为多少 ?(1)全混流反应器； (2)平推流反应器。 解 低浓度操作对生成目的产物 R 有利，对全混流反应器，可在极低的浓度下操作 20 1001 1)01(211)()(AfAfAfA0pAfA0R ccccSccc 对平推流反应器，则尽量使其转化率提高。  3AAfpAfA0Rmm ol4 1ln31d31 1A0Af cc ccSccc 11. 在 0℃时纯气相组分 A 在一恒容间歇反应器依以下 计量方程反应： A→，实验测得如下数据： 时间 /s 0 2 4 6 8 10 12 14 ∞ pA/MPa 0.1 8 5 1 2 6 2 8 0 求此反应的动力学方程式。 解 当 t→∞时， pAe= 故为可逆反应，设此反应为一级可逆反应，则  AeAA0Ae21AA02A1P2A1Aln)(pppptkkppkpkpkpktp积分，得 以 (ln(pApAe))对 t 作图 t 0 2 4 6 8 10 12 14 pA 5 1 2 6 2 8 PApAe 5 1 2 6 2 8 ln(pApAe) 6 3 4 7 5 3 8 21  AA0AA21AeAeA021210 3 0 1 10)()(1 6 5 0 6 ppprkkpppkkKkkty 12. 气相反应 A+B=R 的动力学方程为 (− rA)=k(pApB− pR/KP)，式中 2138 Pasmm o l2 62 0e x    Tk 112P Pa3 56 0e x   TK 请确定最佳反应 温度与转化率之间的关系。 解 0 2 4 6 8 10 12 14 162 .53 .03 .54 .04 .55 .0ln(pApAe)t B L i n e a r F i t o f D a t a 1 _ B22                比较合理。 代入，设比较合理。 代入，设校核：，设初始时 P P 13560126203560ln356011111356026203560ln356026203560ln35603560e x p26203560262002620356026203560e x p26202620e x 3560e x 2620e x AA0AA02AA0AA11AA2AA012opAAAA0RAAAA0BAAAA0AAR0B0A0BAR11RBA12opRBA12R12BAA2R1282BA812BA8pRBAApRBAA   TxpTxpxpxxxxxpTxxppxxppxxpppppppppppTppp。