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化学反应工程第二版课后答案第七章

7.多相催化反应器的设计与分析

7.1 若气体通过固定床的线速度按空床计算为0.2m/s,则真正的线速度为多少?已知所填充的固体颗粒的堆密度为1.2g/cm3,颗粒密度为1.8 g/cm3

解:

ε=1-ρb

ρ=1-1.2

1.8=0.3333

p

uu空床

真正==0.2

ε0.3333=0.6m/s

7.2 为了测定形状不规则的合成氨用铁催化剂的形状系数,将其填充在内径为98mm的容器中,填充高度为1m,然后边续地以流量为1m3/h的空气通过床层,相应测得床层的压力降为101.3Pa,实验操作温度为298K,试计算该催化剂颗粒的形状系数.已知催化剂颗粒的等体积相当直径为4mm,堆密度为1.45g/cm3,颗粒密度为2.6 g/cm3.

解:

∆p=101.3Pa=101.3kg/m⋅s2,Lr=1m,ρ=1.185kg/m3

μ=1.87⨯10-5Pa⋅s=1.87⨯10-5kg/m⋅s,dv=4⨯10-3m

u0=1

3600⨯0.785(0.098)2=0.03685m/s

ε=1-ρb

ρ=1-1.45=0.4423

p2.60

由(7.1)式∆p=fLru
20ρ(1-ε)

由(7.1)式∆p=fLru20ρ(1-ε)

d3

根据(6.4)式可推导出ψa=dp/dv,式中dp为等比外表面积相当直径,dv 为等体积相当直径.

∴ ∆p=fLru20ρ(1-ε) 即f∆pdvε3

ψadvε3ψ=u2(1)

aLr0ρ1-ε 由(7.2)式 f=150μ(1-ε

Re+1.75=150⨯)

ψ+1.75 (2)

advu0ρ

将有关数值代入(1)和(2)式得:

f

ψ=101.3(4⨯10-3)(0.4423)3/1⨯1.185(0.03685)2(1-0.4423)=39.07 a

f=150⨯1.83⨯10-3(1-0.4423)8.778

ψ(4⨯10-3)⨯0.03685⨯1.185+1.75=ψ+1.75 aa

(3)(4)

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