1均相单一反应动力学和理想反应器

反应⼯程题库绪论．1、化学反应⼯程是⼀门研究（）的科学。

（化学反应的⼯程问题）2.（）和（）⼀起，构成了化学反应⼯程的核⼼。

〔三传；反应动⼒学〕3.不论是设计、放⼤或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要⽤数学式来表达个参数间的关系，简称( )。

（数学模型）4.化学反应和反应器的分类⽅法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：（）和（）。

5.化学反应和反应器的分类⽅法很多，按操作⽅法分为（）操作、（）操作和（）操作。

6.化学反应和反应器的分类⽅法很多，按传热条件分为（）、（）和（）。

选择1. ( ) “三传⼀反”是化学反应⼯程的基础，其中所谓的⼀反是指。

A 化学反应B 反应⼯程C 反应热⼒学D 反应动⼒学,2. ( ) “三传⼀反”是化学反应⼯程的基础，下列不属于三传的是。

A能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递3. （）按反应器的型式来分类，⾼径⽐⼤于30的为A.管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器三、判断1.物理过程不会改变化学反应过程的动⼒学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在⽽发⽣变化。

（）2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。

（）四、简答1.利⽤数学模型解决化学反应⼯程问题的步骤？第⼀章均相单⼀反应动⼒学和理想反应器1.均相反应是指（）。

2.如果反应体系中多于⼀个反应物，在定义转化率时，关键组分A 的选取原则是（）。

3. 当计量⽅程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ，否则称为( ) .4. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，如⽤浓度表⽰的速率常数为C K ，⽤压⼒表⽰的速率常数P K 则 C K ＝( )P K .5. 活化能的⼤⼩直接反映了( )对温度的敏感程度.6.化学反应动⼒学⽅程有多种形式。

对于均相反应，⽅程多数可以写成（）或（）。

化学反应工程知识点—郭锴主编1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即化学反应动力学，而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。

2、任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。

3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。

数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。

模型必须具有等效性，而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似；模型必须进行合理简化，简化模型既要反映客观实体，又有便于数学求解和使用。

4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器（釜式反应器）和塔式反应器。

5反应器按传热条件分类，分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。

第一章 均相单一反应动力学和理想反应器1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度，其定义为：00A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的 2、化学反应速率定义（严格定义）为单位反应体系内反应程度随时间的变化率。

其数学表达式为dtd V r ξ1=。

3、对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-；反应产物C 的生成速率表达式为：dtdn V r C C 1= 4.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。

大量的实验表明，均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。

5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0，其中活化能反应了反应速率对温度变化的敏感程度。

6、半衰期：是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。

7、反应器的开发大致有下述三个任务：①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件；③根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。

课程教案课程名称：化学反应工程任课教师：所属院部：教学班级：化工1203-04教学时间：2014 —2015 学年第2 学期课程基本信息1绪论第一章均相单一反应动力学和理想反应器1.1 基本概念1.2 建立动力学方程的方法一、本次课主要内容化学反应工程课程的性质、反应器的分类及操作方式、反应器设计的基本方程和工业反应器的放大方法、化学反应速率的不同表示方式及其相互关系、化学反应速率方程的变换与应用、化学反应动力学方程的计算、建立动力学方程的方法及其应用。

二、教学目的与要求了解化学反应工程的研究对象、目的，掌握化学反应工程的研究内容和研究方法，熟悉化学反应工程在工业反应过程开发中的作用。

三、教学重点难点1、化学反应工程的研究目的、内容和方法。

四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论；使用多媒体教学方式。

五、作业与习题布置书后习题第3、6、7题2绪论一、化工生产中设备的分类化工产品的生产是通过一定的工艺过程实现的，工艺过程是指从原料到制得产品的全过程。

每个化工产品的工艺过程是不同的，但有共同的特点：1，工艺过程是由设备、管道、阀门和控制仪表组成的；2，化工设备分为两大类（1）不含化学反应的设备这类设备中没有发生化学反应，只改变物料的状态，物理性质，不改变其化学性质。

在鼓风机和泵中只有能量的转换，从中能转换成机械能，输送物料；在换热器和冷却塔中只改变物料的温度，物料的化学性质没有起变化；贮槽只是起贮存物料作用（2）化学反应器在这类设备中发生了化学反应，通过化学反应改变了物料的化学性质图中的一段炉、二段炉、变换炉、甲烷化炉、合成塔等都是化学反应器。

物料在反应器中发生了化学反应，物料性质起了变化。

可见，化学工业生产是由物理过程和化学反应过程组成的，其中化学反应过程是生产过程的关键。

化学反应器的任务是完成由原料转变到产物的化学反应，是化工生产的核心设备。

“化学反应工程”的研究对象是工业规模的化学反应器。

二、《化学反应工程》任务“化学反应工程”于50年代初形成，是化学工程的一个分支。

化学反应⼯程第三章均相理想反应器第三章均相理想反应器反应器的开发主要有两个任务：1．优化设计—反应器选型、定尺⼨、确定操作条件。

2．优化操作—根据实际操作情况，修正反应器的数学模型参数，优化操作条件。

最根本任务—最⾼的经济和社会效益。

3．1 反应器设计基础3．1．1反应器中流体的流动与混合理想反应器的分类对理想反应器（ideal reactor），主要讨论三种类型：1．间歇反应器(Batch Reactor—BR);2．平推流反应器(Plug /Piston Flow Reactor—PFR)；3．全混流反应器(Continuously Stirred Tank Reactor—CSTR)。

返混(back mixing)—不同停留时间的粒⼦之间的混合;混合(mixing)—不同空间位置的粒⼦之间的混合。

注意：返混≠混合！平推流—物料以均⼀流速向前推进。

特点是粒⼦在反应器中的停留时间相同，不存在返混。

T、P、C i随轴向位置变（齐头并进⽆返混，变化随轴不随径）。

全混流（理想混合）—物料进⼊反应器后能够达到瞬间的完全混合。

特点是反应器内各处的T、P、C i相同，物性不随反应器的位置变，返混达到最⼤。

3．1．2 反应器设计的基础⽅程反应器的⼯艺设计包括两⽅⾯的内容：1．由给定⽣产任务和原料条件设计反应器；2．对已有的反应器进⾏较核，看达到质量要求时，产量是否能保证，或达到产量时，质量能否保证。

反应器设计的基础⽅程主要是：1．动⼒学⽅程；2．物料衡算⽅程；3．热量衡算⽅程；4．动量衡算⽅程。

⼀、物料衡算⽅程对反应器内选取的⼀个微元，在单位时间内，对物质A有：进⼊量=排出量+反应消耗量+积累量(3.1-1)⽤符号表⽰：F in F out F r F b即：F in=F out+F r+F b(3.1-2) 1．对间操作，反应过程⽆进料和出料，即：F in=F out=0则：-F r=F b(3.1-4) 反应量等于负积累量。

《化学反应工程》课程教学大纲课程名称：化学反应工程课程类型：必修课，专业课总学时：54 讲课学时：54 实验学时：0学分：3.0适用对象：化学工程、化学工艺先修课程：物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学一、课程性质、目的和任务课程性质：化学反应工程是以化学反应器原理为要紧线索，要紧研究化学反应过程需要解决的工程问题，是化工生产的龙头、关键和核心，是一些基础学科诸如物理化学、传递过程、化学工艺等相互渗透与交叉而演变成的边缘学科，其内容要紧涉及化学反应动力学、反应器中传递特性、反应器类型结构、数学建模方法、操作分析及反应器设计，具有高度综合性、广泛基础性和自身专门性。

课程目的与任务：一是培养学生将物理化学、传递过程、化学工艺、化工热力学、操纵工程等学科知识用之于化学反应工程学的综合能力；二是使学生把握化学反应工程学科的理论体系、研究方法，了解学科前沿；三是使学生初步具备改进和强化现有反应技术和设备、开发新的反应技术和设备、解决反应过程中的工程放大问题以及实现反应过程中最优化的能力二、教学差不多要求通过本课程的教学，要使学生系统地把握化学反应动力学规律、传递过程对化学反应的阻碍规律，把握反应器设计、过程分析及最佳化方法。

四、课程的重点和难点绪论重点是化学反应工程的研究内容和方法。

第一章均相单一反应动力学和理想反应器重点：①化学反应动力学方程②理想反应器设计方程难点：动力学方称的建立；反应器设计运算第二章复合反应与反应器选型重点：复合反应动力学方程表达法；复合反应动力学特点分析；平推流反应器的串联和全混流反应器的串联。

难点：可逆反应吸热反应和放热反应动力学特点推导与分析；循环反应器设计方程的数学推导；复合反应（包括可逆反应、自催化反应、平行反应、连串反应）在PFR 和CSTR反应器的优化设计运算第三章非理想流淌反应器重点：停留时刻分布的概率函数及特点值；停留时刻分布的实验测定；解决均相反应过程问题的近似法即活塞流模型、全混流模型、凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型的推导、结论及应用比较。

化学反应工程复习题这些化学反应工程试题对于学习很有帮助,多练习,更容易懂的。

第一章1.化学反应工程是一门研究“化学反应的工程问题”的科学。

2.所谓数学模型是指：用数学式来表达各参数间的关系。

3.化学反应器的数学模型包括：动力学方程式、物料恒算式、热量恒算式、动量恒算式和参数计算式。

4.所谓控制体积是指：能把反应速率视作定值的最大空间。

5.模型参数随空间而变化的数学模型称为“分布参数模型”。

6.模型参数随时间而变化的数学模型称为“动态模型”。

7.建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为：累积量=输入量-输出量。

第二章1.均相反应是指：在均一的气相或液相中进行的反应。

2.对于反应aA+bB→pP+S，则rP=_______rA。

3.着眼反应物A的转化率的定义式为：反应的量/反应开始的量。

4.产物P的收率ΦP与得率ХP和转化率某A间的关系为_________________________________________________。

5.化学反应速率式为rA=kCCAαCBβ，用浓度表示的速率常数为kC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数kP，则kC=_______kP。

6.对反应aA+bB→pP+S的膨胀因子的定义式为___________________。

7.膨胀率的物理意义为：反应物全部转化后系统体积的变化分率。

这些化学反应工程试题对于学习很有帮助,多练习,更容易懂的。

8.活化能的大小直接反映了“反应速率”对温度变化的敏感程度。

9.反应级数的大小直接反映了“反应速率”对浓度变化的敏感程度。

10.对复合反应，生成主产物的反应称为：主反应，其它的均为：副反应。

11.平行反应A→P、A→S均为一级不可逆反应，若E1＞E2，选择性Sp与“活化能”无关，仅是“温度”的函数。

12.如果平行反应A→P、A→S均为一级不可逆反应，若E1＞E2，提高选择性SP应增加温度。

13.一级连串反应A→P→S在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应______k2/k1。