反應(yīng)工程課后答案第二版

1、1緒論1.1在銀催化劑上進(jìn)行甲醇氧化為甲醛的反響：2CH3OH O2 > 2HCH02H 2O2CH 30H 3O2 > 2CO2 4H 20進(jìn)入反響器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣 =2: 4: 1.3 摩爾比，反響后甲 醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)72%甲醛的收率為69.2%。試計(jì)算1反響的選擇性；2反響器出口氣體的組成。解：1由1.7 式得反響的選擇性為：S = Y 二 0629 二 °9611 二 96.11%X 0.7202進(jìn)入反響器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣 =2： 4： 1.3 摩爾比，當(dāng)進(jìn) 入反響器的總原料量為100mol時(shí)，那么反響器的進(jìn)料組成為組分摩爾分率yi0摩

2、爾數(shù)momolCHOH2/ 2+4+1.3 =0.274027.40空氣4/ 2+4+1.3 =0.547954.79水1.3/ 2+4+1.3 =0.178117.81總計(jì)1.000100.0設(shè)甲醛的生成量為x，CO的生成量為y,那么反響器出口處組成為:組分摩爾數(shù)nmolCHOH27.40-x-y空氣54.79-x/2-3y/2水17.81+x+2yHCHOxCOy總計(jì)100+x/2+y/2由甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)72%甲醛的收率為69.2%得:- y =72%; =69.2%227.4解得 x=18.96; y=0.77所以，反響器出口氣體組成為：27 4 x yCHOH:100% =6.983%

3、100+32 2x 3y54.79空氣：2_2 100%=40.19%100+32 2水：17.81 x 2y 100% =34.87% 100y2 2HCHQ: -100%=17.26%100 x I2 2CQy 100% =0.6983%100 x y2 21.2工業(yè)上采用銅鋅鋁催化劑由一氧化碳和氫合成甲醇，其主副反響如下：CO 2H2 二 CH3OH2C0 4H2 二(CH 3)2O H2OCO 3H 2 = CH 4 H 2O4CO 8H2 二 C4H9OH 3H2OCO H 2O 二 CO 2 H2由于化學(xué)平衡的限制，反響過(guò)程中一氧化碳不可能全部轉(zhuǎn)化成甲醇， 為了提高原 料的利用率，

4、生產(chǎn)上采用循環(huán)操作，即將反響后的氣體冷卻，可凝組份變?yōu)橐后w 即為粗甲醇，不凝組份如氫氣及一氧化碳等局部放空， 大局部經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)后與 原料氣混合返回合成塔中。以下圖是生產(chǎn)流程示意圖放空氣體Akmol/h原料氣和冷凝別離后的氣體組成如下:組分原料氣冷凝別離后的氣體co26.8215.4968.2569.78CO1.460.82CH 0.553.62Nl2.9210.29粗甲醇的組成為 CHOH 89.15%,CH2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,HO 6.20%,均為重量 百分率。在操作壓力及溫度下，其余組分均為不凝組分，但在冷凝冷卻過(guò)程中可 局部溶解于粗甲醇中，對(duì)1kg粗甲醇而言，其

5、溶解量為 CO9.82g,CO 9.38g,H 21.76g,CH4 2.14g,N 25.38g。假設(shè)循環(huán)氣與原料氣之比為7.2 摩爾比，試計(jì)算:1一氧化碳的單程轉(zhuǎn)換率和全程轉(zhuǎn)化率；2甲醇的單程收率和全程收率。解：1設(shè)新鮮原料氣進(jìn)料流量為100kmol/h，那么根據(jù)條件，計(jì)算進(jìn)料原料 氣組成以質(zhì)量分率表示如下：組分摩爾質(zhì)量yi0 (mol%)Fi0 (kmol/h)質(zhì)量分率Xi0%CO2826.8226.8272.05268.2568.2513.1CO441.461.466.164CH160.550.550.8443N>282.922.927.844總計(jì)100100100其中Xi=yi

6、M/刀yiM。進(jìn)料的平均摩爾質(zhì)量yiM=10.42kg/kmol。經(jīng)冷凝別離后的氣體組成亦即放空氣體的組成如下：組分摩爾質(zhì)量摩爾分率yiCO2815.49H2269.78CO440.82CH163.62N22810.29總計(jì)100其中冷凝別離后氣體平均分子量為M m=£yiMi=9.554又設(shè)放空氣體流量為Akmol/h，粗甲醇的流量為Bkg/h。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的N作衡算得：5.38B/28 X 1000+0.1029A=2.92A對(duì)整個(gè)系統(tǒng)就所有物料作衡算得：(B)100X 10.42=B+9.554A聯(lián)立A、 B兩個(gè)方程，解之得A=26.91kmol/hB=785.2kg/h反響后產(chǎn)

7、物中co 摩爾流量為Fco=O.1549A+9.38B/(28 X 1000)將求得的A、B值代入得Fco=4.431 kmol/h故CO的全程轉(zhuǎn)化率為26.82Xco 二 FC。： 一 Fco 二 26.82 -上.435 二 83.48%Fco,o由循環(huán)氣與新鮮氣之摩爾比，可得反響器出口處的F' CO,0=100X 0.2682+7.2 X 100X 0.1549=138.4 kmol/hFco,o - Feo _ 26.82 4.435 _ 佃 佃138.4.°Xco所以CO的單程轉(zhuǎn)化率為FCO,0產(chǎn)物粗甲醇所溶解的CO、CO “、CH和2總量D為二 0.02848Bk

8、mol/hD (9.82 9.38 1.76 2.14 538)B1000粗甲醇中甲醇的量為(B-D)X 甲/Mm=(785.2-0.02848B)X 0.8915/32=21.25 kmol/h所以，甲醇的全程收率為Y 總=21.25/26.82=79.24%甲醇的單程收率為Y 單=21.25/138.4=15.36%2反響動(dòng)力學(xué)根底2.3在Fe-Mg催化劑上水煤氣變換反響的正反響動(dòng)力學(xué)方程為：r = kwyCO5yCO：kmol/ kg h式中yCO和 y為一氧化碳及二氧化碳的瞬間摩爾分率，0.1MPa壓力及700K時(shí)反 應(yīng)速率常數(shù)kW等于0.0535kmol/kg.h。如催化劑的比外表積

9、為30nVg ,堆密度為 1.13g/cm3,試計(jì)算：(1) 以反響體積為基準(zhǔn)的速率常數(shù) 匕。(2) 以反響相界面積為基準(zhǔn)的速率常數(shù) kg。(3) 以分壓表示反響物系組成時(shí)的速率常數(shù)kg。(4) 以摩爾濃度表示反響物系組成時(shí)的速率常數(shù)kc。解：利用(2.10)式及(2.27 )式可求得問(wèn)題的解。注意題中所給比外表的單位 換算成m/m3。(1)人=bC"13 103 0.0535= 6046kmol/m3 .hkgkw106kmo|/m2.h(3) kp=g)nkw = (1)0.450.1013)0.0535 = 0.1508kmolkg.h.( MPa)。4533 kRPTnk8.

10、317000.45 0.0535= 0.333齡0.45遷2.6下面是兩個(gè)反響的T-X圖，圖中AB是平衡曲線，NP是最正確溫度曲線，AMI是 等溫線，HB是等轉(zhuǎn)化率線。根據(jù)下面兩圖答復(fù)：1是可逆反響還是不可逆反響？2是放熱反響還是吸熱反響？3在等溫線上，A,D,O,E,M點(diǎn)中哪一點(diǎn)速率最大，哪一點(diǎn)速率最??？4在等轉(zhuǎn)化率線上，H,C,R,O,F及B點(diǎn)中，哪一點(diǎn)速率最大，哪一點(diǎn) 速率最??？5C,R兩點(diǎn)中，誰(shuí)的速率大？6根據(jù)圖中所給的十點(diǎn)中，判斷哪一點(diǎn)速率最大？解：圖2.1圖2.21可逆反響可逆反響2放熱反響吸熱反響M點(diǎn)速率最大，A點(diǎn)速率最小M點(diǎn)速率最大，A點(diǎn)速率最小O點(diǎn)速率最大，B點(diǎn)速率最小H點(diǎn)速

11、率最大，B點(diǎn)速率最小R點(diǎn)速率大于C點(diǎn)速率C點(diǎn)速率大于R點(diǎn)速率(6)M點(diǎn)速率最大根據(jù)等速線的走向來(lái)判斷H,M點(diǎn)的速率大小。2.14在Pt催化劑上進(jìn)行異丙苯分解反響：C6H5CHCH32= C6H6 C3H6以A,B及R分別表示異丙苯，苯及丙烯，反響步驟如下：(1) A ；丁 = A(2) A；二 B R(3) B；二 B -假設(shè)外表反響為速率控制步驟，試推導(dǎo)異丙苯分解的速率方程。解：根據(jù)速率控制步驟及定態(tài)近似原理，除外表反響外，其它兩步到達(dá)平衡，描 述如下：ACT=AKa =Pa"A zz KA pAV"AA1B 二 R二 k% - kpBB-1B 二Kb 二廿V_B -=K

12、b Pbv"b以外表反響速率方程來(lái)代表整個(gè)反響的速率方程:由于二 A，BV =1將'A八B代入上式得：KaPav KbPbv “ 二1整理得：11 KA pAKB 內(nèi)將二ABV代入速率方程中KKaPa -k©PBPR1KaPAKbPbk(PA- PbPr/Kp)1KaPaKbPb其中k 二 kKAKp 二 kKA/kKB2.15在銀催化劑上進(jìn)行乙烯氧化反響：2C2H402?2C2H4O化作 2(A) (B2) > 2(R)其反響步驟可表示如下：B22 = 2B(2)(3) A B：二 R 二(4) R；二 R 假設(shè)是第三步是速率控制步驟，試推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程。解

13、：根據(jù)速率控制步驟及定態(tài)近似原理，除外表反響步驟外，其余近似到達(dá)平衡, 寫出相應(yīng)的覆蓋率表達(dá)式：(1) A二 Ap A 二 KaPa"(2) B2 2 = 2B；= Kb 內(nèi)“= R V R = KrPrv整個(gè)反響的速率方程以外表反響的速率方程來(lái)表示：根據(jù)總覆蓋率為1的原那么，那么有：% % % “ =1或KaPaS 、KbPbS KrPrS % 二1整理得：V將rABRV代入反響速率方程，得:rA = kKA Pa J Kb 內(nèi)-kpRKVkg/PB- Pr/K(1 Ka pA-J Kb pBKr pR)其中彳卜k 二 kKA KBK= k/kKR3釜式反響器3.1在等溫間歇反響器

14、中進(jìn)行乙酸乙酯皂化反響：CH3COOC2H5 NaOH > CH3COONa C2H5OH該反響對(duì)乙酸乙酯及氫氧化鈉均為一級(jí)。 反響開始時(shí)乙酸乙酯及氫氧化鈉的濃度均為0.02mol/l，反響速率常數(shù)等于5.61/mol.min 。要求最終轉(zhuǎn)化率到達(dá)95% 試問(wèn)：3(1) 當(dāng)反響器的反響體積為1m時(shí)，需要多長(zhǎng)的反響時(shí)間？(2) 假設(shè)反響器的反響體積為2m3，,所需的反響時(shí)間又是多少? 解：(1)dXA2 -Xa"Cao空= Cao0 (-Ra)A0095169.6min(2 83h)5.6 0.02 1 一 0.95,AfA_#0kAoCAo(i XA)2 kCA； I*(2)因

15、為間歇反響器的反響時(shí)間與反響器的大小無(wú)關(guān)，所以反響時(shí)間仍為2.83h。3.2擬在等溫間歇反響器中進(jìn)行氯乙醇的皂化反響：CH 2CICH 2OHNaHCO 3 > CH 2OHCH 2OH NaCI CO2以生產(chǎn)乙二醇，產(chǎn)量為20 kg/h，使用15%(重量)的NaHCO水溶液及30%(重 量)的氯乙醇水溶液作原料，反響器裝料中氯乙醇和碳酸氫鈉的摩爾比為1:1,混合液的比重為1.02。該反響對(duì)氯乙醇和碳酸氫鈉均為一級(jí)，在反響溫度下反 應(yīng)速率常數(shù)等于5.21/mol.h ，要求轉(zhuǎn)化率到達(dá)95%(1) 假設(shè)輔助時(shí)間為0.5h，試計(jì)算反響器的有效體積；(2) 假設(shè)裝填系數(shù)取0.75，試計(jì)算反響器

16、的實(shí)際體積。解： 氯乙醇，碳酸氫鈉，和乙二醇的分子量分別為80.5,84和62kg/kmol,每小時(shí)產(chǎn)乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h(Q1.11 190.2 = 275.8l/h原料體積流量：1.02氯乙醇初始濃度:CA00.3266 10000.95 275.8=1.231mol/l反響時(shí)間:dXAkC ACBXAfdXA 2kCA0 0(1Xa)25.2 1.2310.951- 0.95二 2.968h°.3266 80.5 =91.11kg/h每小時(shí)需氯乙醇：0.95 30%°3266 8< 190.2kg/h每小時(shí)需碳酸氫鈉：0.95 15%反

17、響體積：Vr ft t')二 275.8 (2.968 0.5“ 956.51(2)反響器的實(shí)際體積:V =V -956 = 1275lf 0.753.8在一個(gè)體積為3001的反響器中86C等溫下將濃度為3.2kmol/m3的過(guò)氧化氫 異丙苯溶液分解：C6H5CCH32COH > CH3COCH3 c6h5oh生產(chǎn)苯酚和丙酮。該反響為一級(jí)反響，反響溫度下反響速率常數(shù)等于0.08s-1,最終轉(zhuǎn)化率達(dá)98.9%，試計(jì)算苯酚的產(chǎn)量。1 如果這個(gè)反響器是間歇操作反響器，并設(shè)輔助操作時(shí)間為15mi n;2如果是全混流反響器；3試比擬上二問(wèn)的計(jì)算結(jié)果；4假設(shè)過(guò)氧化氫異丙苯濃度增加一倍，其他條

18、件不變，結(jié)果怎樣？ 解: 1XAfdXA( Ra)XAf= CA0 0dXAkA0CA0(4 - X A)k XaIn0.811 - 0.989二 56.37s 094minVr 二 Qo(t t°) = Qo(0.94 15) = 3001Q0 二 300/15.94 =18.821/min苯酚濃度C苯酚二 CA0XA 二 3.2 0.989 二 3.165mol/l苯酚產(chǎn)量 QC苯酚=18.82 3.165= 5956mol/min = 3359kg/h2全混流反響器Vrk(1 XAf)XAfVr二 0.26691/s= 16.021/minQ0C A0X Af©0(1

19、XAf)Q0X Afk(1 - XAf)300 0.08(1 - 0.989)0.989苯酚產(chǎn)量 QC苯酚二 16.02 3.2 0.989 二 50.69mol/min 二 285.9kg/h3說(shuō)明全混釜的產(chǎn)量小于間歇釜的產(chǎn)量，這是由于全混釜中反響物濃度低， 反響速度慢的原因。4由于該反響為一級(jí)反響，由上述計(jì)算可知，無(wú)論是間歇反響器或全混流反 應(yīng)器，其原料處理量不變，但由于 CAb增加一倍，故C苯酚也增加一倍，故上述兩 個(gè)反響器中苯酚的產(chǎn)量均增加一倍。3.14等溫下進(jìn)行1.5級(jí)液相不可逆反響：B C。反響速率常數(shù)等于5m|.5/kmol 1.5.h，A的濃度為2kmol/m3的溶液進(jìn)入反響裝

20、置的流量為1.5m3/h，試分別計(jì)算以下情況下A的轉(zhuǎn)化率達(dá)95%寸所需的反響體積：1全混流反響器;2兩個(gè)等體積的全混流反響器串聯(lián)；(3)保證總反響體積最小的前提下， 兩個(gè)全混 流反響器串聯(lián)。解：(1)全混流反響器V _QocaoX a二 kcA：(i_XA)1.51.5 2 0.95 FT5 二 18.025 21.5 (1 - 0.95)(2)兩個(gè)等體積全混流反響器串聯(lián)VQ0C A0X A1r 1 _T"5kCA0(1 - Xa1).Q0CA0(Xa2 - XA1)Vr2 _1"5T"5kC：5(1 _Xa2)由于Vr1 =Vr2，所以由上二式得：Xa1 (Xa

21、2Xa1) (1Xa1)1.5 _ (1Xa2)1.5將Xa2=0.95代入上式，化簡(jiǎn)后試差解得 Xai=0.8245，所以:Vr1 二Q0CA0X A11515 = 2.379kCA；(1 - Xa1)1.5串聯(lián)系統(tǒng)總體積為：Vr二2Vr1二4758(3)此時(shí)的情況同(1)，即Vr=18.033.15原料以0.5m3/min的流量連續(xù)通入反響體積為 20用的全混流反響器，進(jìn)行 液相反響：A Rk1CA2R- DrD=k2cRCA,Cr為組分A及R的濃度。rA為組分A的轉(zhuǎn)化速率，"為D的生成速率。原料中3i3A的濃度等于 0.1kmol/m，反響溫度下,ki=0.1min-，k2=1

22、.25m/kmol.min,試計(jì) 算反響器出口處A的轉(zhuǎn)化率及R的收率。解：二 40minCA0XA_X AkQA0(1 _Xa)0.1(1 _Xa)所以:Xa =080,Ca 二 Cao(4 一 XA) = 0.02kmol/m3Cr-2 = 40k1C A - 2k2C -即為：100CA CR - 0.08 =0CR =0.02372kmol/m3Cr 0.02372Y-0.2372Ca0O.14管式反響器4.1在常壓及800C等溫下在活塞流反響器中進(jìn)行以下氣相均相反響:C6H5CH3 H2 >C6H6 CH4在反響條件下該反響的速率方程為:r =1.5CTcH5,mol/ l.s式

23、中Ct及G分別為甲苯及氫的濃度，mol/l，原料處理量為2kmol/h，其中甲苯 與氫的摩爾比等于1。假設(shè)反響器的直徑為50mm試計(jì)算甲苯最終轉(zhuǎn)化率為95%寸 的反響器長(zhǎng)度。解：根據(jù)題意可知甲苯加氫反響為恒容過(guò)程，原料甲苯與氫的摩爾比等于1, 即:CT0 = CH 0，那么有：CT = CH = CT0(1 - Xt )示中下標(biāo)T和H分別代表甲苯與氫，其中:CT0Pt0 0.5 1.013 105 -T &314 103 1073= 5.68 10kmol/m3FT0 二Q0CT0 =2/2 = 1kmol/h =0.278 10kmol/s所以，所需反響器體積為:XtVr "

24、; Q0CT0 0dXT1. 5CtCH5Xt=Q0Cto 0dXT1.5C；530.95dX-r0.278 10 o 1.5(5.68 10冷15(1 _ Xt 尸=0.4329.fl 3006赤所以，反響器的長(zhǎng)度為:3.0060.052 3.14/4= 1531.1m4.2根據(jù)習(xí)題3.2所規(guī)定的條件和給定數(shù)據(jù)，改用活塞流反響器生產(chǎn)乙二醇，試 計(jì)算所需的反響體積，并與間歇釜式反響器進(jìn)行比擬。解：題給條件說(shuō)明該反響為液相反響，可視為恒容過(guò)程，在習(xí)題 3.2中已算出:Qo=275.8l/hCAo =1 23mol /I所以，所需反響器體積：xadXAVr =QoCAO 0 kCA0(1XA)(C

25、B0 CaoXa)亠亠二27580.95 is .61kCAolXA 5.2 1.23110.95由計(jì)算結(jié)果可知，活塞流反響器的反響體積小，間歇釜式反響器的反響體積大,這是由于間歇式反響器有輔助時(shí)間造成的。4.8在管式反響器中400°C等溫下進(jìn)行氣相均相不可逆吸熱反響，該反響的活化 能等于39.77kJ/mol?，F(xiàn)擬在反響器大小，原料組成及出口轉(zhuǎn)化率均保持不變的 前提下采用等溫操作，增產(chǎn)35%請(qǐng)你擬定一具體措施定量說(shuō)明。設(shè)氣體 在反響器內(nèi)呈活塞流。解：題意要求在反響器大小，原料組成和出口轉(zhuǎn)化率均保持不變，由下式：Vr/QoXa 二 Cao odXAkf(XA)可知，反響器大小，原料組

26、成及出口轉(zhuǎn)化率均保持不變的前提下，Q與反響速率常數(shù)成正比，而k又只與反響溫度有關(guān)，所以，提高反響溫度可使其增產(chǎn)。具體 值為:& 314T239770= 4 = 1.351AeQ2 / Q01 - k2 / k1 -39770Ae 8.314 673解此式可得：T2=702.7K。即把反響溫度提高到702.7K下操作，可增產(chǎn)35%4.9根據(jù)習(xí)題3.8所給定的條件和數(shù)據(jù)，改用活塞流反響器，試計(jì)算苯酚的產(chǎn)量, 并比擬不同類型反響器的計(jì)算結(jié)果。解：用活塞流反響器：XaVr/Q Go odXAkCA0(1XA)亠k 1Xa將數(shù)據(jù)代入得:竺二丄Qo 0.081 - 0.9893解得：Q二o.319

27、m /min，所以苯酚產(chǎn)量為:FA0XA =QoCaoXA = °319 3.2 O989 = 1 01kmol/min二 1.09 94kg/min =94.99kg/min由計(jì)算可知改用PFR的苯酚產(chǎn)量遠(yuǎn)大于全混流反響器的苯酚產(chǎn)量，也大于間歇式 反響器的產(chǎn)量。但間歇式反響器假設(shè)不計(jì)輔助時(shí)間， 其產(chǎn)量與PFR的產(chǎn)量相同(當(dāng) 然要在相同條件下比擬)。4.11根據(jù)習(xí)題3.15所給定的條件和數(shù)據(jù)，改用活塞流反響器，試計(jì)算：(1)所需的反響體積；(2)假設(shè)用兩個(gè)活塞流反響器串聯(lián)，總反響體積是多少？解：(1)用PFR時(shí)所需的反響體積：XadXAVr = Q0CA0 015150 kCA01X

28、A-0.51 一 0.95皿0.5Q1-xAq5 10.5k1.5 20000.5 0.1581(2)假設(shè)用兩個(gè)PFR串聯(lián)，其總反響體積與(1)相同。-1 = 1.47 m35停留時(shí)間分布與反響器流動(dòng)模型5.2用階躍法測(cè)定一閉式流動(dòng)反響器的停留時(shí)間分布，得到離開反響器的示蹤劑 與時(shí)間的關(guān)系如下：0t< 2ct = t 22 蘭 t 蘭31論3試求：(1) 該反響器的停留時(shí)間分布函數(shù) F( 9 )及分布密度函數(shù)E( 9 )2(2) 數(shù)學(xué)期望二及方差，二。(3) 假設(shè)用多釜串聯(lián)模型來(lái)模擬該反響器，那么模型參數(shù)是多少？(4) 假設(shè)用軸相擴(kuò)散模型來(lái)模擬該反響器，那么模型參數(shù)是多少？(5) 假設(shè)在

29、此反響器內(nèi)進(jìn)行一級(jí)不可逆反響，反響速率常數(shù)k=1min-1，且無(wú)副反 應(yīng)，試求反響器出口轉(zhuǎn)化率。二 < 0.80.8 r 1.2- 1.2解: (1)由圖可知 C(*)=1.0，而 F( 9 )=F(t)=C(t)/ C(*)，所以：0 t< 2,FL) =F(t)= <t 22 蘭 t< 3,、1t> 3,0tY 2E(t) =dF® = 12 乞 t < 3dtv0t> 3-:3t = 0tE(t)dt= 2上水=25伽:Y 080.8-二-1.2二 >1.2所以:0E(J 二 tE(t)二 2.5丨0(2) 由于是閉式系統(tǒng)，故t

30、“/Q八，所以=1 方差：1 22 = 丁 2E)d丁一 1 =2.5 2d丁 一 1 = 0.013330 ' 丿 0.8(3)由(5.20 )式可得模型參數(shù)2 01一一NN=1/ 0.01333二 752(4)由于返混很小，故可用72 /Pe，所以:pe2 / 0.01333=150(5)用多釜串聯(lián)模型來(lái)模擬，前已求得N=75,應(yīng)用式(3.50 )即可計(jì)算轉(zhuǎn)化率：Em1 漢 2 5 XA =1 -1心 k )N-1 /(1)75 二 0.9145N755.5一等溫閉式液相反響器的停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)=16texp(-4t),mi n-1，試求：(1) 平均停留時(shí)間；2空時(shí)；

31、3空速；4停留時(shí)間小于1min的物料所占的分率；5停留時(shí)間大于1min的物料所占的分率；6假設(shè)用多釜串聯(lián)模型擬合，該反響器相當(dāng)于幾個(gè)等體積的全混釜串聯(lián)？7 假設(shè)用軸向擴(kuò)散模型擬合，那么模型參數(shù)Pe為多少？8假設(shè)反響物料為微觀流體，且進(jìn)行一級(jí)不可逆反響，其反響速率常數(shù)為 6min-1 ,CA°=1mol/l,試分別采用軸向擴(kuò)散模型和多釜串聯(lián)模型計(jì)算反響器出口轉(zhuǎn) 化率，并加以比擬；9假設(shè)反響物料為宏觀流體，其它條件與上述相同，試估計(jì)反響器出口轉(zhuǎn)化率 并與微觀流體的結(jié)果加以比擬？解: 1由5.20 式得：t = ° tEtdt 二 ° t16te"tdt =

32、0.5min2因是閉式系統(tǒng)，所以：=t = 0.5 min3空速為空時(shí)的倒數(shù)，所以：S = 112 min 1v t 0.5411川川11加F1= Etdt= f 16te dt= 4te+4J e dt二 0.9084 /、0 /90。所以，停留時(shí)間小于1min的物料所占的分率為90.84%。51 一 F1勺一09084 = 00916。停留時(shí)間大于1min的物料占9.16%。6先計(jì)算方差：22 = 0 J2ECd = 02ECd- o 24e壬擊-1一3 e 注-1 = 0.52 0根據(jù)多釜串聯(lián)模型參數(shù)與方差的關(guān)系得：TT7因二05，所以返混程度較大，故擴(kuò)散模型參數(shù)Pe與方差關(guān)系應(yīng)用:Pe、1 - e Pe Pe采用試差法得：Pe=2.56。8因是一級(jí)不可逆反響，所以估計(jì)反響器出口轉(zhuǎn)化率既可用擴(kuò)散模型，也可 用多釜串聯(lián)模型或離析流模型，其結(jié)果應(yīng)近似。采用多釜串聯(lián)模型，由3.50式得：斥2 = 0.16C