?？苹せA期末試題

?？苹せA期末試題

一填空（20分）

評卷人

1,化學工程中經(jīng)常用到的衡算關(guān)系有（物料）衡算

和（能量）衡算。

2,離心泵工作時，從（中心）吸入流體，從（切線）排出流體。

3,粘度21cp=（21*10°）pa.s.

壓力Z.lkg/cn?=（2.1*98100）Pa.

4,把局部阻力損失折成一定長度直管阻力的方法稱為（當量長度法）。

5,AB兩點的表壓相差6atm，則兩點的絕對壓相差6atm.

6,“140X4.5普通煤氣管的內(nèi)徑為（131毫米）o

7,在列管換熱器中，腐蝕性流體應走管（內(nèi)）o

8吸收操作中，增加吸收劑用量，操作線的斜率（增大，），吸收推動力（加大）。

9,礦渣棉2=0.07,石棉泥力=0.15,用作管路保溫時（0.07）應包在外層。

10.吸收塔的操作氣速應（?。┯谝悍簹馑?。

11,根據(jù)雙膜理論，吸收過程的傳質(zhì)阻力存在于（氣膜）和（液膜）中。

12過程的速率正比于過程的（推動力），反比于過程的（阻力）。

13在熱交換中，相同的條件下，逆流比并流需要的換熱面積（小；）。

14.根據(jù)雙膜理論，如果液膜傳質(zhì)阻力遠小于氣膜的，則KGy相等2_凝。

得分評卷人二，單選（10分）

1、流體與金屬壁面的給熱，熱阻主要在（B）

A流體內(nèi)B流體滯流層

C流體湍流層D金屬壁內(nèi)

2、換熱器a尸116,a2=11600。提高K最有效的方法是（A）

A提rWiaiB提r§ja?

C改變管材D提高aia2

3、下面那個可能是甲苯冷凝時的給熱系數(shù)（D）

A.5B10C100D1000

4、120C的水蒸氣和20℃的空氣換熱，估計其壁溫接近（D）

A20℃B30℃C70℃D100℃

5.下面提法正確的是：柏努利方程只適用于（D）o

A.靜止流體B.理想流體C.實際流體D.以上均適用

6用水吸收氧氣，過程為（A）。

A.液膜控制B.氣膜控制C.雙膜控制D.不確定

7若流體的進出口溫差為，此用于下列哪個公式中（D）。

A.0=—?A-ArB.0=cr?A-A/

8

C.①=K?A.,ZD.0=qm'CpA/

8,.在國際單位制中，熱量的單位為（A）o

A.JB.kJC.WD.kcal

9,對長期使用的金屬換熱管，提高其導熱能力的最佳辦法是（c）。

A.增加換熱管的長度B.增加壁面兩側(cè)的溫差

C.除垢D.以上均可以

10.吸收操作的作用是分離（B

A.液體均相混合物B.氣體混合物

C.氣液混合物D.部分互溶的液體混合物

三，名詞解釋（10）

得分評卷人1理想流體：不具有黏度，因而流動不產(chǎn)生摩擦阻力的流體

2表壓：以當時當?shù)卮髿鈮簽榛鶞时硎镜膲簭?/p>

L3膜狀冷凝：潔凈壁面，冷凝液潤濕壁面而形成的液膜，液膜聚厚后液

體下流，為一-。

2,4液氣比：所用吸收劑的摩爾數(shù)比上惰氣的摩爾數(shù)。

四，簡答題（20分）

得分評卷人

1,簡述離心泵的工作原理。

離心泵的工作原理(6)：當電動機帶動葉輪快速旋轉(zhuǎn)時,

葉輪內(nèi)的液體受離心力而被拋向葉輪的邊緣，并獲得能量而進入泵殼。在蝸形泵

殼中，流道逐漸增寬，液體的部分動能轉(zhuǎn)變成靜壓能而以較高壓進入壓出導管。

液體從葉輪拋出后，葉輪中心形成負壓，將液體源源吸

2,強化傳熱過程的途徑有哪些？

強化傳熱的途徑：

①增加傳熱面積：傳熱系數(shù)小的一側(cè)加翅片；

②增加傳熱溫度差：逆流，增加熱流體的溫度和降低冷流體的溫度。

③增加K值：除垢，強化傳熱系數(shù)小的一側(cè)。

④熱載體。

3,簡述雙膜理論要點。

雙膜理論要點：

①主體無濃度降；

②相界兩側(cè)有氣膜，液膜存在；阻力所在。

③相界無傳質(zhì)阻力，氣液平衡。

五，計算(40分)

得分評卷人1,某油田用內(nèi)徑為300mm的鋼管輸送原油到練油廠，

原油密度P=900kg/m3,U=200cp,輸油量228.9T/h,

試計算原油在1000m直管中的壓頭損失？

qm=qv-p=v-A-p

228.9*1000

以=3600=i")

A'p"().32x900

4

0.3x900x1

=1350

200x10-3

_64_64

<20002:

Re1350

,1v2641000I2

Hf=入———QnSm

d2g13500.32x9.81

2,高位水槽水面距出水管凈垂直距離為6米，出水管內(nèi)徑為68mm,管道較長,

流動過程的壓頭損失為5.7米水柱，試求每小時可輸送的水量。

V2nV2,P

H,+1+1'+He=H.+~+2+Hf

2gpg-2gpg

HI=6

V/=0

P1=O

He=O

“2=0

P2=0

6=5.7

V22

H,=+6'f%=2.43〃z/s

2g

qv=vA=2.43x0.785x0.0682x3600=31.8m3//i

3,在套管換熱器中，用一定量的熱流體將另一定量的冷流體加熱。過程中熱流

體溫度由120℃降到70℃,冷流體溫度由20℃升到60℃。試分別計算并流與

逆流的傳熱溫度差。說明了什么？

Ar,=120-20=100

Az2=70-60=10

加1=120—60=60

42=70-20=50

\tm=54.9

說明逆流比并流的傳熱推動力大。

2011年專科化工基礎期末試題

一填空（20分）

得分評卷人

1,工業(yè)上壓力的表示方法有（表壓），（真空度），（絕壓）。

2,化學工程中經(jīng)常用到的衡算關(guān)系有（物料）衡算和（能量）衡算。

3,離心泵工作時，從（中心）吸入流體，從（切線）排出流體。

4,粘度21cp=（21*100

壓力Z.lkg/cn?=（2.1*98100）Pa.

5,把局部阻力損失折成一定長度直管阻力的方法稱為（當量長度法）。

6,AB兩點的表壓相差6atm，則兩點的絕對壓相差___6atm.

7,6140X4.5普通煤氣管的內(nèi)徑為（131毫米）。

8,在列管換熱器中，腐蝕性流體應走管（內(nèi)）o

9,在開動離心水泵之前，應先（灌水），（關(guān)出口閥）。

10,礦渣棉4=0.07,石棉泥2=0.15,用作管路保溫時（0.07）應包在外層。

11，滴狀冷凝的傳熱膜系數(shù)（大?。┠罾淠膫鳠崮は禂?shù)。

12過程的速率正比于過程的（推動力），反比于過程的（阻力）。

13在熱交換中，相同的條件下，逆流比并流需要的換熱面積（?。?/p>

得分評卷人二，單選（10分）

1、流體與金屬壁面的給熱，熱阻主要在（B）

A流體內(nèi)B流體滯流層C流體湍流層D金屬壁內(nèi)

2、換熱器。尸116,a2=11600。提高K最有效的方法是（A）

A提高a?B提高a2C改變管材D提高a】a2

3、下面那個可能是甲苯冷凝時的給熱系數(shù)（D）

A.5B10C100D1000

4、120℃的水蒸氣和20℃的空氣換熱，估計其壁溫接近（D）

A20℃B30℃C70℃D100℃

5.下面提法正確的是：柏努利方程只適用于（D）。

A.靜止流體B.理想流體C.實際流體D.以上均適用

6粘度的SI單位是：D

A.厘泊；B.泊；C.Pa,D.Pas

7若流體的進出口溫差為△￡,此用于下列哪個公式中（D）o

A.0=—?A?A/B.0=a-A-Ar

8

C.①=K?A，ZD.0=qm'Cp-Af

8,.在國際單位制中，熱量的單位為（A）。

A.JB.kJC.WD.kcal

9,對長期使用的金屬換熱管,提高其導熱能力的最佳辦法是（C）。

A.增加換熱管的長度B.增加壁面兩側(cè)的溫差

C.除垢D.以上均可以

10.下例哪個不是正位移泵？A

A.離心泵，B.往復泵，C.旋轉(zhuǎn)泵,D.羅茨鼓風機

三,名詞解釋（10）

得分評卷人1,氣縛：氣體密度小，不足以吸上液體而空轉(zhuǎn)的離心泵這

種現(xiàn)象叫氣傅。

2表壓：以當時當?shù)卮髿鈮簽榛鶞时硎镜膲簭?/p>

3,3膜狀冷凝：潔凈壁面，冷凝液潤濕壁面而形成的液膜，液膜聚厚后液

體下流，為--。

4潛熱：發(fā)生相變時產(chǎn)生的熱

四，簡答題（20分）

得分評卷人4,減少阻力損失的途徑?

5,強化傳熱過程的途徑有哪些？

①增加傳熱面積：傳熱系數(shù)小的一側(cè)加翅片；

②增加傳熱溫度差：逆流，增加熱流體的溫度和降低冷流體的溫度。

③增加K值：除垢，強化傳熱系數(shù)小的一側(cè)。

④熱載體。

五，計算（40分）

得分評卷人4,某油田用內(nèi)徑為300mm的鋼管輸送原油到練油廠，

原油密度P=900kg/m3,u=200cp,輸油量228.9T/h,

試計算原油在1000m直管中的壓頭損失？

qm=qv-p=v-A-p

228.9*1000

V=^=3600=1(W1/5)

A'P-0.32X900

4

心*3會。

(20004=竺=2-

Re1350

.,Iv2641000l2

Hrrfi=/t---------=------------------------=8.05m

d2g13500.32x9.81

5,高位水槽水面距出水管凈垂直距離為6米，出水管內(nèi)徑為68mm,管道較長,

流動過程的壓頭損失為5.7米水柱，試求每小時可輸送的水量。

H,+互+〃6=/+丘+衛(wèi)+力

2gpg-2gpg

HI=6

V7=0

Pl=0

He=0

H2=0

P2=0

為'=5.7

V22

W,=——+見f%=2.43m/s

2g

/=以=2.43x0.785x0.0682x3600=31.8m3/h

6,在套管換熱器中，用一定量的熱流體將另一定量的冷流體加熱。過程中熱流

體溫度由120℃降至U70C,冷流體溫度由20℃升到60℃。試分別計算并流與

逆流的傳熱溫度差。說明了什么？

120-20=100

△%70—60=10

純"包丁=3%

In”

A/1=120-60=60

42=70—20=50

=54.9

說明逆流比并流的傳熱推動力大。

計算題

I，某精微塔頂?shù)娜鞑捎玫氖橇泄苁綋Q熱器，其管束是由厚度為3mm的鋼管

11

（A=49W-m--K-）組成心，換熱器中是用水（管程）將塔頂出來的有機物蒸氣（殼程）

全部冷凝下來。有機物蒸氣的溫度為75℃,在該溫度冷凝的傳熱膜系數(shù)可取a尸1300

W?m々.K有機物蒸氣全部冷凝下來的傳熱速率為422.2kW；冷卻水的質(zhì)量流量為

41.5xl（）3kg.hT,其進口溫度刀=30℃,水的比定壓熱容取4.18kJ青-"一|,水側(cè)的傳

熱膜系數(shù)cn=1000W?m-2?K-L試計算該全凝器需要多大的傳熱面積才能滿足換熱要

求。（近似按平壁計算）

解：（1）求冷卻水的出口溫度打，據(jù)熱量衡算得：

0=9，"冷q冷（女一九）

333

422.2x10=（41.5x10/3600）x4.18x10x（z2-3O）

解得："=39℃

(2)求平均溫度差加,“

=75-30=45℃,加2=75-39=36℃

因為△〃/△e=1-25<2

所以Arm=(加1+加2)/2=40.5℃

(3)求傳熱系數(shù)K

1

1~~8~11。；031=546W-

--1---+一------+-------+-------

Za21300491000

(4)求4

<I>422.2xlO3“、

4A=-----=----------=19m-2

K\tm546x40.5

2.試用加長冷卻器的辦法，使離開并流冷卻器的油溫由97七進一步降至77℃o設油和水

的流量、比定壓熱容、總傳熱系數(shù)及冷卻器的其他尺寸均保持不變。水的進口溫度為

12°C,離開原冷卻器的溫度是37℃,離開加長后冷卻器的溫度是47℃?油的進口溫度

為147匕。若原冷卻器長為1m,試問冷卻器應加長多少才能滿足要求？

解：原冷卻器：

并流換熱：=147-12=135℃Ar2=97-37=60℃

Ar2

叫油（看F）=必加“,=K血

-Cp油_/?_1x92.5_

Krcd~TX-T2~147-97-,

冷卻器加長后：Ar/=147-12=135℃=77-47=30C

M，'=69.8C

*In竺歲

油Cp汕(147-77)=Kml31n

I，_4m汕汕70_]85

-KM-?贏一,

lf-1=1.85-1=0.85m

3.在一管殼式換熱器中，要求用初溫為30℃的原油來冷卻重油，使重油從180℃冷卻到

120℃.重油的流量為10000kg.h",原油的流量為14000kg.h?重油的比定壓熱

容為2177J-kg—KT,原油的比定壓熱容為1926Jkg°K"。設總傳熱系數(shù)K為116.3

W-m-2?Kl忽略熱損失。試問當原油和重油為并流和逆流兩種情況下：

(1)原油的出口溫度各為多少？

(2)所需換熱器的換熱面積各為多少？

解：(1)0=qmcp(?2-30)=qm.Rcpm(180-120)

14000x1926x(r2-30)=10000x2177x(180-120)

上二78.4°C(并流和逆流時原油的出口溫度一樣)4分

(2)并流時：加—Zi=180-30=150℃

加2二72一力=120-78.4=41.6℃

_幽-

4_150-41.6℃

加m并=Ar.=,150=84.5

m-LIn—

加241.6

人0=10000x2177x(180-120)

并一KA%井—3600x116.3x84.5

逆流時:Afi=T[--=180-78.4=101.6℃

△r2=T2-/|=120-30=90℃

101.6+90

3”組=95.8℃

2

“。10000x2177x(180-120)…？?，八

A*=---------=------------------------------------=32.6nr3分

KMmii3600x116.3x95.8

4.在傳熱面積為10n?的管殼式換熱器中，用工業(yè)水冷卻車間內(nèi)離心泵的軸封冷卻水。

工業(yè)水走管程，進口溫度為20C；軸封冷卻水走殼程，進口溫度為70°C,采用逆流

操作。當工業(yè)水流量為1.0kg-sT時，測得工業(yè)水與軸封冷卻水的出口溫度分別為40℃

和29°C；當工業(yè)水流量增加一倍時，測得軸封冷卻水的出口溫度為24℃,工業(yè)冷卻

水的出口溫度為31.2°C。假設管壁兩側(cè)剛經(jīng)過清洗，試計算原流量時管程和殼程的傳

熱膜系數(shù)分別為多少。(按平壁計算，工業(yè)水的比定壓熱容取4.2kJ-kglK"」：業(yè)水流

量加倍時,管程的a是原來的1.7倍)

)

解：當工業(yè)水流量為1.0kg?sT時一，有：

(KUG(70-40)-(29-20)

△%=17.4℃

In』E7Gz40

T2Tl29-20

。-。)=

K===200x(42482,8W-.L4分

AM,10x17.4

當工業(yè)水流量增加一倍時，貝I」：

—2')一①'F)_(70-31.2)-(24-20)

△%—一=15.3℃

T2f24-20

仆2%小(4)=2x1x4200x(31.2-20)=614.9w.mHL

4分

A&J10x15.3

因污垢熱阻為零而管壁熱阻很小，由阻力加和原則可得:

111

----=---+---

482.8a熱a療

111

-----=—+------

614.9%2°%/

由以上兩式可求出：

-21

=awi=975.7W.m-K_,a冷=a」：業(yè)=955.7W?m".K"2分

5.在套管換熱器中用冷水將100℃的熱水冷卻到60℃,熱水流量為3500kg-h,

冷卻水在管內(nèi)流動，溫度從20℃升到30已知總傳熱系數(shù)K為2320

W-m-2.K-1,內(nèi)管直徑為0180mmx10mm,若忽略熱損失且近似地認為

冷水與熱水的比定壓熱容相等，均為4.187kJ.kg—K-'試求：

(1)冷卻水用量；

(2)兩流體作逆流流動時的平均溫度差和所需的管子長度；

(3)兩流體作并流流動時的平均溫度差和所需管子長度。

(傳熱面積按算術(shù)平均面積計)

(1)3500(100-60)(30-20)

名“冷=1.4x1(/kg.h-2分

(2)逆流流動

加i=100-30=70℃,Az2=60-20=40℃

刃=強善=55七

3

=cp(TH=(3500/3600)x4.187x10x(100-60)

=1.628x105W

①=KA,?Af,?=Kndml△/”，

1.628xl05c,

----------------=2.4m4分

Knd,M2320jtx0.17x55

(3)并流流動

A/,=100-20=80℃,A/2=60-30=30℃

.Z\—Z、

zA=-------80譚=50.9。。

w.Ar,,oO

In-LIn——

A，230

1.628xl05

r=2.58m4分

-2320KX0.17X50.9

6.有一套管式換熱器，用熱水加熱空氣?？諝庾吖軆?nèi)，需要從20℃加熱到50℃?熱水

走夾套，逆流操作，測得溫度由100℃降到70°C。如果流動方向改為并流，其平均溫

度差為多少？兩種流動換熱欲達到同樣的進、出口溫度(總傳熱系數(shù)K不變)，并流

換熱所需的管長是逆流換熱的多少倍？

z(70-20)+(100-50)

逆流時M=--------------------------=50

2

并流時

(100-20)-(70-50)

=43.3℃5分

.n100-20

70-50

K]\A并H=K逆A逆Ntm逆。

A片_!_)]__健_5°

5分

4逆/逆△力"并43.3

7.列管換熱器由19根直徑為019mmx2mm、長為1.2m的鋼管組成。擬將流量為

350kg.h~\常壓的乙醇飽和蒸氣冷凝成飽和液體。冷水的進、出口溫度分別為15C

及35℃。已知總傳熱系數(shù)K為700W.m-2.k，試計算該換熱器能否滿足要求。

（傳熱面積按外表面積計，常壓下乙醇的沸點為78.3°C,其冷凝潛熱為920kJ.kg一1）

解：</>=q〃1r=KA需

入(78.3-15)+(78.3-35)一小

△%=---------------------=53.3C

X920X1()3=700XA...x53.3

3600

A需=2.4m~

A女="兀d外/=19x71x0.019x1.2=1.36m2<2.4m2

換熱器不能滿足要求。

8.85℃的水進入某?保溫管路，已知離入口100m處的水溫為55℃。試求離入口

50m處的水溫為多少度？已知周圍空氣的溫度為15°C,并假設總傳熱系數(shù)及水的

比定壓熱容均為定值。（Afm均用算術(shù)平均值計算）

解：<2>=KA=qm0（T|-T2）

K?血x100xAz,?=q,?cp(85-55)

K?欣x50xAr,“=g“/(85T)

兩式相比得：=—

△%85

—~~~~-=55

55(85-0=15Ar,,/

Ari=85-15

\b=t-15

A，85T

_7(r

In

r-15

85T

55(85-0=15

'70"

In——

z-15

70

In-^-=0.273t=68.3℃

r-15

9.有一蒸氣-空氣換熱器，空氣的傳熱膜系數(shù)◎為46.5W,m-2?K1蒸氣冷凝的傳熱膜系

數(shù)%為5815W?m—2?icL求

(1)當.增加到U630W?m-2,Kl。2維持不變時的總傳熱系數(shù)值;

(2)當匿增加到93W?m-2?KT,四維持不變時的總傳熱系數(shù)值。

根據(jù)計算結(jié)果，如果要提高該換熱器的傳熱效率，你認為應采取什么措施比較好？

(換熱器管壁較薄，且忽略管壁熱阻)

因管壁較薄，可按平面壁計算：

K=[1]=-?--———=46.1W?m4?K”

++—

axa2581546.5

(1)6?2不變Ki=—j~1~—=46.3W-m_2-K_1

----------1-------

1163046.5

2-,

(2)即不變K2=———j-=91.5Wm_K

---------F

581593

要提高該換熱器的傳熱效率，應該設法增加

10.有一管殼式換熱器由025mmx2.5mm、長為3m的60根鋼管所組成。熱水走管內(nèi)，

其進、出口溫度分別為70℃和30°C。冷水走管間，其進、出口溫度分別為20℃和

40℃,冷水流量為1.2kg.si。熱水和冷水在換熱器內(nèi)逆流流動。試求換熱

器的總傳熱系數(shù)。假設熱水和冷水的比定壓熱容均取4.2kJ?kg-'-K-',換熱器

的熱損失可忽略，傳熱面積以外表面積計。

35

(D=q,ncpCt2-ti)=1.2x4.2x10x(40-20)=1.01x10W

傳熱面積為：A=〃兀d外/=60x兀x0.025x3=14.13m2

逆流平均溫差為：

△/「△口(70-40)-(3020)

△=18.2℃

3“in組in222140

加230-20

l.OlxlO5

Wm-2-K-'

AAr”―14.13x18.2

1.為完成一定的生產(chǎn)任務達到一定的轉(zhuǎn)化率所需反應器的有效容積，從大到小的順序為

（）。

A.PFR>CSTR>BSTRB.CSTR>PFR>BSTR

C.BSTR>PFR>CSTRD.CSTR>BSTR>PFR

2疝反應物在濃度較高時容易爆炸，則使用（）較為合適。

A.BSTRB.CSTRC.多段CSTRD.PFR

3全混流反應器的物料出口濃度（

A.與器內(nèi)物料濃度相等B.與進口、器內(nèi)物料濃度均不相等

C.與進口、器內(nèi)物料的平均濃度相等D.與進口物料濃度相等

4對于全混流反應器，物料的返混程度（）。

A.極大B.很小C.為零D.不確定

5.在間歇釜式反應器中，物料的濃度和反應溫度隨（）變化。

A.位置B.時間C.流量D.產(chǎn)量

6返混是指經(jīng)歷了的物料間的混合。

7.（）反應器的構(gòu)造、操作特點與實驗室里常用的附攪拌器的燒瓶基本上是

相同的。

A.BSTRB.CSTRC.PFRD.多段CSTR

8如果某反應的反應熱較大，則采用（）較合適。

A.BSTRB.PFRC.CSTRD.多段CSTR

9對全混流反應器，完成同一生產(chǎn)任務所需兩釜串聯(lián)反應器的總有效容積比單釜的

1OPFR是反應器的簡稱，在這種反應器中，物料的返混程度。

II在平推流反應器中，物料的濃度和轉(zhuǎn)化率隨（）發(fā)生變化。

A.軸向距離B.徑向C.時間D.流量

12如反應物在濃度較高時容易爆炸，則使用較為合適。

13在平推流反應器中，物料的濃度和轉(zhuǎn)化率隨（）變化。

A.軸向距離B.徑向C.時間D.流量

14在理想間歇攪拌釜式反應器中，物料的濃度處處,反應器內(nèi)各處的溫度—

15全混流反應器的物料出口濃度（）。

A,與器內(nèi)物料濃度相等B.與進口、器內(nèi)物料濃度均不相等

C.與進口、器內(nèi)物料的平均濃度相等D.與進口物料濃度相等

16全混流反應器內(nèi)物料的濃度、溫度時間變化，位置變化。

17空間時間是反應器有效容積與（）的體積流量之比。

A.進口處B.出口處C.反應器內(nèi)D.不確定

四、簡答題（5分）

得分評卷人

I,多釜串聯(lián)反應器有什么特點？

每釜都是CSTR；釜間不混合；反應物濃度逐漸下降，轉(zhuǎn)化率逐段升高。

2.為什么完成同樣的任務、達到相同的最終轉(zhuǎn)化率，全混流反應器所需容積比平推流反應器的大?

五

1有一醋酸酊水溶液，在298K條件下連續(xù)地進行水解，k=0.158min"。進料的體積流量

為0.5min/。試求：

（1）用一個容積為5L的全混流反應器或用兩個2.5L的全混流反應器串聯(lián)操作，哪一種

情況其轉(zhuǎn)化率較大？

（2）若用一個容積為5L的平推流反應器操作，其轉(zhuǎn)化率為多少？

解（1）用一個5L的CSTR：

f=%/伙=5/0.5=10min

一級反應:----------=10角單得：孫=0.612

kG-xA)0.158(1f)

兩個2.5L的CSTR串聯(lián):

t\=t2=2.5/0.5=5min

因為兩釜等溫、等容，所以可以用下式計算轉(zhuǎn)化率:

X.,=1-----!—V=1-------5------7=0.688

(1+kt)2(1+0.158x5)2

(2)用5L的平推流反應器，一級反應：

kt

貝ijxA=1-e~

式中：r=5/0.5=10min

代入上式得：

-0158x10

xA=1-e-=0.794

2.實驗室用一個間歇操作的燒瓶進行一級反應，反應兩小時后，轉(zhuǎn)化率達到

99.9%o若把此反應移到一個全混流反應器中，物料在釜內(nèi)的空間時間仍為兩小時，其他

條件都不變，計算物料在此反應器內(nèi)的最終轉(zhuǎn)化率。

解：間歇釜，一級反應:

1

t=—In

k

1

2=-ln

k1-0.999

k=3.454h1

CSTR:M—A)

2.4

3.454(1-x.)

XA=0.874

3過氧化氫異丙苯(CHP)在硫酸的作用下可得苯酚和丙酮。該反應是一級反應。已知在反

應溫度時A=0.23si若要求轉(zhuǎn)化率達到95%,試計算日處理量為220m3cHp的間歇釜式

反應器的實際容積。該間歇反應釜的輔助時間為4h,裝料系數(shù)為0.7。

解：BSTR,一級反應：

Z=-In——-——-―!—In--!----=13s=0.0036h4分

k\-xA0.231-0.95

每小時處理反應物料體積：

v=220Z24=9.]7m3-h-'

3

VK=v(/+/')=9.17x(0.0036+4)=36.7m

3

Vr=^-=^-=52.4m6分

(p0.7

4在全混流反應器中發(fā)生某反應，25。＜2時，測得如下表所示數(shù)據(jù)。

1

實驗編號進料流量^v/L-min-以

10.5820.331

20.3950.408

已知該反應為一級反應，反應器容積為1.8L。求：

(1)反應速率常數(shù)(取平均值)；

(2)若要使A的轉(zhuǎn)化率提高到60%,物料流量應為多少(L-minT)?

解：(1)全混流反應器，一級反應:

r=—^―

k0—

利用第1組數(shù)據(jù)：

tx=VR/qv=1.8/0.582=3.093min

.0.331八八--i

k.=-------------=0.160min4分

13.093(1-0.33D

利用第2組數(shù)據(jù)：

t2=1.8/0.395=4.557min

°4°8.⑸min3分

24.557Q-0.408)

k=(ki+k2)/2=(0.16+0.151)72=0.156min-11分

(2)因為%=—匕—

d，k(lf)

所以的?“)八8X0」56X(1-。.6)=°]87L-mmT2分

'xA0.6

5.在全混流反應器中進行一液相反應，k=100hT,試求：

(1)當初始濃度CAO=1.2kmolm~\A的進料量為1kmol-h'\轉(zhuǎn)化率為0.75時，

所需反應器容積為多少？

(2)A的進料量不變，即為1kmol-hl當初始濃度CAO=2.4kmol-m已出口濃度

CA=0.3kmol-m-3時，所需反應器容積為多少？

.解:(1)CSTR,一級反應:

x_0.75

A=0.03h

k100a-0.75)

31

==_L=0.833m.h-

CAO1,2

%=tq、,=0.03x0.833=0.025m34分

(2)以="of=2.4-0.3—0875

,2.4

0.875

5二___________二().()7h

k(1-XA)100a-0.875)

%=_L=0.417m3-h-1

CAO2.4

3

VR=tq、=0.07x0.417=0.029m6分

6醋酢按下式水解為醋酸：

(CH3CO)2O+H2O------------?2cH3coOH

反應為一級反應。在288K時;反應速率常數(shù)"=0.0806min，在313K時，

k=0.38min-l現(xiàn)設計一全混流反應器，每天處理的溶液量為14.4n?,試問：

(1)當醋酊轉(zhuǎn)化率辦=80%時，反應溫度為288K,反應器容積為多少？

(2)當溫度提高到313K,反應器容積取(1)所得容積時，則醋酊轉(zhuǎn)化率4為多少？

3

qv=14.4/(24x60)=0.01m-min

(1)V?=-----------------x0.01=0.496m35分

0.0806Q-0.8)

(2)「二ktkVMqr0.38x0.496/0.01二分

A\+kti+kVR/qv1+0.38x0.496/0.01

7醋醉按下式水解為醋酸：

(CH3CO)2O+H2O-----------?2cH3coOH

在288K時，反應速率常數(shù)k=0.0806minI

現(xiàn)有一全混流反應器，每天處理的溶液量為14.4n?。

(1)當醋酊轉(zhuǎn)化率辦=90%時，反應器容積為多少？

(2)如改用平推流反應器進行生產(chǎn)，當心=80%及4=90%時，反應器容積各為多少？

6.解：%,=14.4/(24x60)=0.01m3-min1

二外以二09a3

(1)CSTRv----------.............x0.01=1.12m4分

Rka-xA)0.0806x0-0.9)

0.0111八c3

(2)PFRXA—0.8VIZ=----------In---------=0.2m3分

R0.08061-0.8

70.01.1八23

x=0.9\JR-------------In---------=0.29m3分

A0.08061-0.9

8在四個串聯(lián)反應釜中進行醋酎水解反應，反應系一級反應，各釜溫度如下表:

釜號1234

T/K283288298313

k!min?0.05670.08060.1580.380

各釜容積為0.8m，,進料醋酊濃度CAO=4.5kmol-m",進料量為0.1m?'min,

求各釜的出口濃度為多少？

V0.8。.

』K=—=8min

0.1

=(AO=4.5=3.1kmol-m"4分

-l+k/-1+0.0567x8

C_CA\,=---------------=1.88kmol?m-32分

A2

~\+k2t~1+0.0806x8

=———=0.83kmol?m-32分

5+城1+0.158x8

C-3

c-A3,=———=0.205kmol-m2分

1+0.38x8

9設有一個一級反應，其速率常數(shù)為1.0mint。欲使轉(zhuǎn)化率達到90%,試計算采用間歇釜

式反應器操作的生產(chǎn)能力v與全混流反應器操作的生產(chǎn)能力次之比（兩種反應器的有效

容積相等）。

（1）忽略間歇操作的輔助時間；

（2）每批輔助時間為5min：

BSTR,一級反應：Z=-ln—!—

kIf

CSTR,一級反應：t=——■

k（lf）

間歇反應釜的生產(chǎn)能力與全混流反應器的生產(chǎn)能力之比為：

v

%

[k（1一*

（1）當八=0時

v0.9

=3.9

In—!—

%(1-0.9)

1-0.9；

（2）當f'=5min時

v/qv=1.23

10在間歇攪拌釜式反應器中，用醋酸和丁醇生產(chǎn)醋酸丁酯，反應方程式為:

HOSO4

CH3COOH+C4H9OH—：__CH3COOC4H9+H2O

其反應物配比為：“（醋酸）：”（丁醇）=1:4.97。假設反應物的密度在反應前后不變，均

為750kg-m反應在373K時進行，轉(zhuǎn)化率達50%時需34.5min,而加料、