化學(xué)反應(yīng)工程簡答題

1、1簡述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時、反應(yīng)時間、停留時間三者關(guān)系答：空時是反應(yīng)器的有效容積與進料流體的容積流速之比。反應(yīng)時間是反應(yīng)物料進入反應(yīng)器后從實際發(fā)生反應(yīng)的時刻起到反應(yīng)達某一程度所需的反應(yīng)時間。停留時間是指反應(yīng)物進入反應(yīng)器的時刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時間。由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時間且等于反應(yīng)時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。2停留時間分布密度函數(shù)E(t)的含義答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體，在反應(yīng)器出口流體的質(zhì)點中，在器內(nèi)彳？留了t到t+dt之間的流體的質(zhì)點所占的分率為E(t)dt(分)。3 .停留時間

2、分布函數(shù)F(t)的含義答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體在出口流體中停留時間小于t的物料所占的分率為F(t)。4 .簡述描述停留時間分布函數(shù)的特征值答：用兩個最重要的特征值來描述一一平均停留時間和方差。(1) 定義式為:,平均停留時間是E(t)曲線的分布中心，是E(t)曲線對于坐標(biāo)原點的一次矩，又稱E(t)的數(shù)學(xué)期望。(2)是表示停留時間分布的分散程度的量，在數(shù)學(xué)上它是指對于平均停留時間的二次矩。5 .簡述尋求停留時間分布的實驗方法及其分類答：通過物理示蹤法來測反應(yīng)器物料的停留時間的分布曲線。所謂物理示蹤是指采用一種易檢測的無化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)按一定的輸入

3、方式加入穩(wěn)定的流動系統(tǒng)，通過觀測該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時間的變化來確定系統(tǒng)物料的停留時間分布。根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機輸入法。6 .簡述脈沖示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應(yīng)曲線答：脈沖示蹤法是在定常態(tài)操作的連續(xù)流動系統(tǒng)的入口處在t=0的瞬間輸入一定量M克的示蹤劑A,并同時在出口處記錄出口物料中示蹤劑的濃度隨時間的變化。對應(yīng)的曲線為E(t)曲線，。7 .簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應(yīng)曲線答：階躍示蹤法是對于定常態(tài)的連續(xù)流動系統(tǒng)，在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為的流體，同時保持系統(tǒng)內(nèi)流動模式不變，并在

4、切換的同時，在出口處測出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時間的變化。對應(yīng)的曲線為F（t）,。8 .簡述建立非理想流動的流動模型的步驟答：1）通過冷態(tài)模型實驗測定實驗裝置的停留時間分布；2）根據(jù)所得的有關(guān)E（t）或F（t）的結(jié)果通過合理的簡化提出可能的流動模型，并根據(jù)停留時間分布的實驗數(shù)據(jù)來確定所提出的模型中所引入的模型參數(shù)；3）結(jié)合反應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)通過模擬計算來預(yù)測反應(yīng)結(jié)果；4）通過一定規(guī)模的熱模實驗來驗證模型的準(zhǔn)確性。9,簡述非理想流動軸向擴散模型的特點答：1）在管內(nèi)徑向截面上流體具有均一的流速；2）在流動方向上流體存在擴散過程，該過程類似于分子擴散，符合Fick定律；3）軸向混合系數(shù)Ez在管內(nèi)為定

5、值；4）徑向不存在擴散；5）管內(nèi)不存在死區(qū)或短路流。10 .簡述非理想流動軸向擴散模型的定義答：為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果，可借助這種返混與擴散過程的相似性，在平推流的基礎(chǔ)上疊加上軸向返混擴散相來加以修正，并人為的假定該軸向返混過程可以用費克（Fick）定律加以定量描述。所以，該模型稱為“軸向分散模型”（或軸向擴散模型）11 .簡述非理想流動多級混合模型的特點答：把實際的工業(yè)反應(yīng)器模擬成由n個容積相等串聯(lián)的全混流區(qū)所組成，來等效的描述返混和停留時間分布對反應(yīng)過程內(nèi)的影響。設(shè)反應(yīng)器容積為V,物料流入速率為Vo,則，。12 .舉例說明微觀流體和宏觀流體的區(qū)別答；若流體是分子尺度作為獨立運

6、動單元來進行混合，這種流體稱為微觀流體；若流體是以若干分子所組成的流體微團作為單獨的運動單元來進行微團之間的混合，且在混合時微團之間并不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團內(nèi)部具有均勻的組成和相同的停留時間，這種流體稱為宏觀流體。如在氣一液鼓泡攪拌裝置中，氣體以氣泡方式通過裝置，此時氣體是宏觀流體，而液體為微觀流體。13可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度答：1）對于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達到化學(xué)平衡。14、簡述等溫恒容

7、平推流反應(yīng)器空時、反應(yīng)時間、停留時間三者關(guān)系空時是反應(yīng)器的有效容積與進料流體的容積流速之比。（分）反應(yīng)時間是反應(yīng)物料進入反應(yīng)器后從實際發(fā)生反應(yīng)的時刻起到反應(yīng)達某一程度所需的反應(yīng)時間。（分）停留時間是指反應(yīng)物進入反應(yīng)器的時刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時間。（分）由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時間且等于反應(yīng)時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。（分）15、簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應(yīng)曲線階躍示蹤法是對于定常態(tài)的連續(xù)流動系統(tǒng)，（分）在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為Ca。的流體，（分）同時保持系統(tǒng)內(nèi)流動模式不變，并在切換的同時

8、，在出口處測出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時間的變化。（分）對應(yīng)的曲線為F（t）,CaF(t)Ca0o(分)16、簡述均相反應(yīng)及其動力學(xué)的研究內(nèi)容答：參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個相內(nèi)進行的化學(xué)反應(yīng)稱為均相反應(yīng)。均相反應(yīng)動力學(xué)是研究各種因素如溫度、催化劑、反應(yīng)物組成和壓力等對反應(yīng)速率、反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，并確定表達這些影響因素與反應(yīng)速率之間定量關(guān)系的速率方程。17、對于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度答：1）對于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進一

9、步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達到化學(xué)平衡。18、簡述氣-液反應(yīng)的宏觀過程：A（g）+bB（l）-產(chǎn)物（l）1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達到氣液相平衡；2）反應(yīng)物氣相組分AR氣液相界面擴散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)；3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴散，氣相產(chǎn)物則向界面擴散；4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴散。19、簡述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損；2）床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；3）固定床中的傳熱較差；4）催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。k1RA;k入220、對于反應(yīng)S,rk1ca,其

10、活化能為曰；"Ca,其活化能為E2,當(dāng)E1>E2時如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率答：對于平行反應(yīng)，所以，當(dāng)時應(yīng)盡可能提高反應(yīng)溫度，方可提高R勺選擇性，提高R勺收率21、簡述氣固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點1）以U0的氣速進入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流動速度Uf通過，而其余部分以（U0-Umf）則全部以氣泡的形式通過；2）床層從流化前的高度Lmf增高到流化時的高度Lf,完全是由于氣泡的體積所造成；3）氣泡相為向上的平推流，大小均一；4）反應(yīng)完全在乳相中進行；5）氣泡與乳相間的交換量61穿流量q與擴散量之和。22、簡述雙膜理論該模型設(shè)想在氣-液兩相流的相界面處存在著呈滯流狀態(tài)的氣膜和液膜，而把氣液兩相阻力集中在這兩個流體膜內(nèi)，而假定氣相主體和液相主體內(nèi)組成均一，不存在傳質(zhì)阻力。組分是通過在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴散過程來進行傳質(zhì)的，通過氣膜傳遞到相界面的溶質(zhì)組分瞬間的溶于液體且達到平衡。因此，把復(fù)雜的相間傳質(zhì)過程模擬成串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴散過程的疊加，相間傳質(zhì)總阻力等于傳質(zhì)阻力的加和。23、簡述理想反