06級(jí)《反應(yīng)工程》試題A及答案

06級(jí)化學(xué)工程與工藝專業(yè)反應(yīng)工程試題A答案*--四五六七八九十總分36141515155100填空題（每空2分，共36分）1）《化學(xué)反應(yīng)工程》是研究和學(xué)習(xí)反應(yīng)圈和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的課程；2）理想反應(yīng)器模型為兩種，分別為：全混流反應(yīng)器,其和3推流（活塞流）反應(yīng)器,其=0;3）按照反應(yīng)器的流動(dòng)形式和結(jié)構(gòu)區(qū)分，反應(yīng)器可分為釜式反應(yīng)器和萱式反應(yīng)器;4）復(fù)合反應(yīng)的基本類型主要有：并列反應(yīng)、平行反應(yīng)和連串反應(yīng),可用符號(hào)進(jìn)行表示，如并列反應(yīng)，則另外兩種復(fù)合反應(yīng)的符號(hào)I嶺。AfP<表示法分別為：平行反應(yīng)：Q；連串反應(yīng)：_E_5）溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度影響的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：k=e而,該公式又叫阿侖尼烏斯公式。6）實(shí)際反應(yīng)器也可用數(shù)學(xué)模型表示，即非理想流動(dòng)模型，分別為：離析流模型、多釜串聯(lián)模型和軸向擴(kuò)散模型。7）研究反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測定方法有脈沖法和階躍法;8）對(duì)于合成氨反應(yīng)，N2+3H2=2NH:1,反應(yīng)物和生成物的反應(yīng)進(jìn)度超II，反應(yīng)速率不同O二、簡答題（14分）解釋化學(xué)反應(yīng)過程中，轉(zhuǎn)化率、收率、選擇性的概念，并用數(shù)學(xué)表達(dá)式說明三者之間的關(guān)系（6分）。答：化學(xué)反應(yīng)過程中，轉(zhuǎn)化率X是針對(duì)反應(yīng)物而言，而收率Y是針對(duì)產(chǎn)物而言，他們與選擇性S之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：Y=S*X；解釋空時(shí)和平均停留時(shí)間的概念（4分）。答：空時(shí)具有時(shí)間量綱，,小=磊量'空時(shí)越小'反應(yīng)時(shí)間越短，生產(chǎn)能力也越大。對(duì)于等容均相反應(yīng)過程，空時(shí)等于平均停留時(shí)間。解釋物料的壽命和年齡的概念（4分）。答：壽命指物料從進(jìn)入反應(yīng)器到離開反應(yīng)器的時(shí)間，年齡指物料從進(jìn)入反應(yīng)器到當(dāng)下的時(shí)間。三、計(jì)算題（15分）在等溫間歇反應(yīng)器中進(jìn)行乙酸乙酯皂化反應(yīng)：CH.COOC.H.+NaOHfCH.COONa+C,H、OHJNJ該反應(yīng)對(duì)乙酸乙酯A及氫氧化鈉B均為一級(jí)，即「二反d“，。反應(yīng)開始時(shí)乙酸乙酯及氫氧化鈉的濃度均為0.02mol/L,反應(yīng)速率常數(shù)k等于5L/（molmin）o試求乙酸乙酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。解：Cao~Cbo~0.02,C）=C"（l—X人），c%=c%0（l—Xg）,顯然，Xa=Xb?對(duì)于單一反應(yīng)，（-R,P=r=^CACB=%C；o（l-X；）2cxvdXa,磯kcU\-xAcxvdXa,磯kcU\-xAy—^-=40（min）1—X'為了測定一個(gè)封閉式流動(dòng)反應(yīng)器的停留時(shí)間分布，采用脈沖示蹤法，測得反應(yīng)器出口物料中示蹤劑的濃度，如下：t/min02468101214161820c(t)/(g/L)00610121296420試用數(shù)值積分法(梯形法或辛普森積分法)計(jì)算:(1)反應(yīng)物料在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間，和方差巴2、小(2)如果用多釜串聯(lián)模型擬合，相當(dāng)于幾個(gè)等體積的全混釜串聯(lián)？答：用公式7at2=^t-^2E(t)dt,利用梯Jc⑴出形法計(jì)算出相應(yīng)的值，填入以下表格:t/min02468101214161820c(t)/(g/L)00610121296420E(t)000.10.20.20.20.10.10.100t*E(t)000.411.621.81.410.60(t-tm)"2*E(t)003.22.30.600.81.82.62.30(1)求得：7=9.705、bj=13.487、crj=^-=0.1432；t~(2)因求得N=6.983627五、計(jì)算題(15分)已知，一等溫閉式液相反應(yīng)器的停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(Z)=/*exp(-r),min-1,試求：(1)平均停留時(shí)間7和方差4、其；(2)停留時(shí)間小于2min的物料所占的分?jǐn)?shù)；答:t=[fEQ)力=exp(-Z)=-(2+2*t+tA2)*exp(-t)=2(min)bj=￡(z-r)2E(t)dt=1Q-2尸*/*exp(-r)t/r=-(2+2*t-tA2+tA3)*exp(-t)=22b；%=—=65P2=(E(t)dt=儼exp(-/)=l-3*exp(-2)=0.5940六、滲透式雙語（共20題，每題0.5分，共5分，答對(duì)10題即滿分,答錯(cuò)不扣分）序號(hào)漢語或英文縮寫英文1化學(xué)反應(yīng)工程ChemicalReactionEngineering2離析流模型segregationmodel3停留時(shí)間分布residencetimedistribution4化學(xué)平衡chemicalequilibrium5濃度concentration6偏微分方程partialdifferentialequation7間歇反應(yīng)器batchreactor8轉(zhuǎn)化率conversion9選擇性selectivity10吸熱endothermic11收率yield12放熱exothermic13均相Homogeneous非均相heterogeneous14管式反應(yīng)器tubularreactor15平推流模型plugflowmodel16溫度temperature17平行反應(yīng)parallelreaction18連串反應(yīng)seriesreaction19CSTRcontinuousstirredtankreactor20釜式反應(yīng)器tankreactor七、附錄：可能用到的公式c(t\-產(chǎn)-[tc(t)dtft11c(t\-產(chǎn)-[tc(t)dtft1c(t)dt1Ea)=#~；T/⑺入t*——[c^dtk⑺力於⑺力0；6=-；E(t)dt=E{0)dO；°；=￡(r-r)2；6=-；E(t)dt=E{0)dO；F(0)=F(r)；￡(0)=￡(r)—=rE(r)；dO?*Xa=jXA(t)E(i)dt；ca=￡cA(t)E⑴di；成。）=dF(9)Nn甲-1dNOPea/l+也1%Pea/l+也1%Pe)N-1-瓦一e-Pe)4a-瓦一產(chǎn)+n(x)；代=—LJXJX~X|a*exp(b^x)=(-\+h^x)*exp(h^x)/lrJa*x2*exp(b*幻=(2-2^b^x+x2^b2)*exp(b^x)/tfJa*x3*exp(b^x)=(-6+6*^^x-3^x2^b2+x^b3)*exp(b*x)/Z?4

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