平推流反应器与全混流反应器习题

传热学试题（附答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在选择离心通风机时根据( )A、实际风量、实际风压B、实际风量、标准风压C、标准风量、实际风压D、标准风量、标准风压正确答案：B2、与平推流反应器比较，进行同样的反应过程，全混流反应器所需要的有效体积要( )A、大B、无法确定C、相同D、小正确答案：A3、某单程列管式换热器，水走管程呈湍流流动，为满足扩大生产需要，保持水的进口温度不变的条件下，将用水量增大一倍，则水的对流传热膜系数为改变前的( )A、1.149倍B、2倍C、不变D、1.74倍正确答案：D4、氯乙烯聚合只能通过( )A、阳离子聚合B、配位聚合C、自由基聚合D、阴离子聚合正确答案：C5、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器改为常压容器，其它条件不变，则该泵输送液体流量( )，轴功率（）。

A、不确定、不变B、增加、增加C、减小D、增加正确答案：B6、列管换热器中下列流体宜走壳程的是( )A、腐蚀性的流体B、压力高的流体C、被冷却的流体D、不洁净或易结垢的流体正确答案：C7、某并流操作的间壁式换热气中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和40℃，此时传热平均温度差△tm=( )。

A、40℃B、30.8℃C、39.2℃正确答案：B8、工业上甲醇氧化生产甲醛所用的反应器为( )A、釜式反应器B、具换热式固定床反应器C、流化床反应器D、绝热式固定床反应器正确答案：D9、离心泵最常用的调节方法是 ( )A、安装回流支路，改变循环量的大小B、改变出口管路中阀门开度C、改变吸入管路中阀门开度D、车削离心泵的叶轮正确答案：B10、当壳体和管速之间温度大于50℃时，考虑热补偿，列管换热器应选用( )A、固定管板式B、套管式C、浮头式正确答案：C11、下面关于裂解气分离流程说法正确的是( )A、一套乙烯装置分离收率和分离流程顺序关系很大，顺序分离流程和前脱乙烷流程、前脱丙烷流程相比乙烯收率最高。

化学反应⼯程练习题化学反应⼯程练习题⼀．填空1.对反应速率与浓度成正效应的反应分别采⽤全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的⼤⼩关系为__________。

2. 拟均相模型：对于多相催化反应，忽略催化剂内外__________和__________的差异，将反应当成均相反应。

3.反应器处在⾮稳定的操作状态下，当操作参数有⼩的扰动，反应器的局部地⽅或整个反应器中的温度便会⼤幅度地上升的现象，称为__________。

4. 对于恒容的平推流管式反应器__________、__________、__________⼀致。

5.全混流反应器的空时τ是__________与__________之⽐。

6.消除外扩散影响最有效的措施是__________；消除内扩散影响最有效的措施是__________。

7. 在有滞留区存在的釜式反应器E(θ)图中，，当θ=0时，E(θ)=__________1（填<，>或=）。

8. 平推流反应器的F 函数的⽆因次时间表达式为__________，其⽆因次⽅差σ2＝__________，⽽全混流反应器的⽆因次⽅差σ2＝__________。

9.脉冲⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线，阶跃⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线。

10. 某⼀级不可逆⽓固催化反应，在反应温度150℃下，测得k P =5s -1,有效扩散系数D eA =0.2cm 2/s 。

当颗粒直径为0.1mm 时，内扩散系数为。

11. ⼀级不可逆液相反应，A → 2R ，L kmol C A /3.20=，出⼝转化率7.0=A X ，每批操作时间2.06h ，装置的⽣产能⼒为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V 为_______。

12. 某⼆级液相反应A+B==C ，已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10 min ，在平推流反应器中进⾏时，空时τ=__________。

4-1 在定态操作反应器的进口物料中脉冲注入示踪物料。

出口处示踪物浓度随时间变化的情况如下。

假设在该过程中物料的密度不发生变化，试求物料的平均停留时间与])(2)(4[3109753864210c c c c c c c c c c tdt c i +++++++++∆=⎰∞]0)5.20.1025.1(2)0.10.55.125.6(40[32++++++++==100min)/1(100)()(0tii c dtc t c t E ==⎰∞})(])()()()([2])()()()([4)({31010997755338866442211_t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t tt +++++++++∆=]0)03.08.05.0(2)14.05.075.013.0(40[32+++++++++=min 187.6=⎰∞=-=-=02222971.8187.625.47)(t dt t E t tσmin 24-2 无量纲方差表达式的推导 （1）推导无量纲方差222/ttσσθ=；（2）推导CSTR 的22tt=σ。

1. τθt=2. ττtet E -=1)(证明：222)(i i i ittt t E t -∆=∑∞σ⎰∞--=221tdt e t t ττ22)()()()(ττθθττθ--=⎰∞-d t E()]1)1([022--=⎰∞θθθτd E22θστ= 222/τσσθt=∴ 220222)(1)(--∞-=-=⎰⎰t dt e tt dt t E t ttττσ222ττ-=2τ=22τσ=t4-3 设()θF 及()θE 分别为闭式流动反应器的停留时间分布函数及停留时间分布密度函数，θ为对此停留时间。

（1）若该反应器为平推流反应器，试求①F(1); ②E(1);③F(0.8);④E(0.8);⑤F(1.2) （2）若该反应器为全混流反应器，试求①F(1); ②E(1);③F(0.8);④E(0.8);⑤F(1.2) （3）若该反应器为非理想流动反应器，试求 ①F(∞); ②F(0);③E(∞);④E(0);⑤⎰∞0)(θθd E ；⑥⎰∞)(θθθd E解1平推流模型0)(=θF )(t t 〈 0)(=θE )(t t ≠1)(=θF )(t t≥ ∞=)(θE )(t t =)()(τθtF F =⎪⎩⎪⎨⎧===2.1,18.0,01,1θθθ⎩⎨⎧=====8.0,01,1)()(θθτθt E E2 全混流θθ-=e E )( ， θθ--=e F 1)(==)()(τθt f F ⎪⎭⎪⎬⎫=-=-=----699.01551.01632.012.18.01e e e ⎪⎩⎪⎨⎧===2.18.01θθθ ==)()(τθtE E ⎪⎭⎪⎬⎫==--449.0368.08.01e e ⎩⎨⎧==8.01θθ3非理想流动模型a 多釜串联θθθN N N e N N E ---=1)!1()(， 0)(C C F N =θ()()1]!11)(!21)(!111[1)(12=-++++-=∞--N N N N N N e F θθθθ()()0]!11)(!21)(!111[1)0(12=-++++-=--N N N N N N eF θθθθ()()()0!11=-=∞--θθN N Ne N N E()()1,00!1001≠=-=-N e N N E N N()()1!1!1)(01010=-=-=⎰⎰⎰∞--∞--∞θθθθθθθθd e N N d e N N d E N N NN N N ()1!1)(0=-=⎰⎰∞-∞θθθθθθd e N N d E N N N4-4 C(t)t/min4-18图用阶跃法测定某一闭式流动反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂浓度与时间的关系，如图4-18所示。

题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。

正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。

①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。

正确答案：对题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。

题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。

题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。

题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。

题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。

题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。

题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。

题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。

题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。

题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为（－r A =kC A a ）,反应时间与转化率的关系为（kt )x 11ln(A =-）。

题目：复合反应动力学为由两个以上（化学反应计量式）或（动力学方程式）表示的化学反应过程。

题目：间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。

第一章习题1 有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。

解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程2 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。

A转化率达50％需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。

混合物密度为750kg·m-3，反应器装填系数为0.75。

解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3 反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。

已知一次加入反应物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol ·m -3，物料密度为1050kg ·m -3。

1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。

（分批式操作、连续式操作、半间歇式）2. 反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。

3. 理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。

5.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。

6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。

化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。

7. 平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。

（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！8. 如果平行反应)()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应_____。

(提高温度)9.理想反应器是指_______、_______。

[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器]8.全混流反应器的返混_______。

（最大） 平推流反应器的返混为_______。

（零）9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。

10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。

（脉冲法、阶跃法、周期示踪法）11.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。

（∞）12.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。

（0）13.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。

（1）14.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。

（0）15.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。

一、是非题：（正确的打“√”，错误的打“×”） 1．对化学反应来说，温度越高，反应速率越大，因此高温操作，可使反应器体积最小。

（× ）2．多个PFR 串联或多个CSTR 串联，其流型仍为活塞流或全混流。

（ × ） 3．对于零级反应，由于反应速率与反应物浓度无关，因此催化剂内扩散阻力对宏观反应速率无影响。

（ × ）4．在进行均相反应动力学实验时，既可以在间歇反应器中进行，也可以在连续流动反应器中进行，但由于反应器操作方式不同，因此所得的反应动力学方程形式也是不同的。

( × )5． 间歇釜式反应器改成连续操作后，由于省去了辅助时间，因此一定能提高产量。

（ × ）6．在绝热式固定床反应器中进行一级不可逆反应，由于西勒（Thiele ）模数与反应物浓度无关，因此内扩散有效因子在床内为常数。

（ × ）7．由于全混釜的停留时间分布比任意非理想流动反应器的都宽，因此NFR t CSTR t )()(22σσ>。

（ × ）8．在一绝热反应器中，仅当进行一级反应时，其反应温度和转化率的关系才呈线性。

（ × ）9.在任意转化率下，一级不可逆连串反应在全混流反应器中进行的收率总是低于在间歇釜中进行的收率。

√10．在相同的温度下，一级连串不可逆反应A →P →Q ，在间歇反应器中进行时P 的收率总是高于在全混流中进行的P 的收率。

（ √ ）11．在全混流釜式反应器中进行液相反应,由于返混程度最大,故反应速率一定最小。

（ × ）12．因为单一反应就是基元反应，因此反应级数与化学计量系数相同。

（ × ）13．一自催化反应P A k−→−,若(-R A )=kC A C P ，由于反应级数大于零，则在达到相同的转化率时，所需的V PFR 总是小于V CSTR 。

（ ） 14．在间歇反应器（BR ）中和活塞流反应器（PFR ）中等温进行同一反应，若C A0、x Af 相同时，则t BR = τPFR 。

课程名称《 化学反应工程 》考核时间：120分钟 考核方式：闭卷课程类型：考试一、选择题〔总分20分，每题2分〕1. 对于非均相液-液分散过程，应优先选择( )搅拌器。

A 锚式 B 涡轮式 C 桨式 D 推进式2. 为维持200℃的反应温度，工业生产上常用( )作载热体。

A 水 B 导生油 C 熔盐 D 烟道气3. 反应A + B → C ，已知115.0-=s k ，则反应级数n=〔〕。

A. 0 B. 1 C. 2 D. 34. “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5. 串联反应A → P 〔目的〕→R + S ，目的产物P 的总收率P φ=〔〕。

A. A A P P n n n n --00B.00A P P n n n -C. 00S S P P n n n n -- D. 00R RP P n n n n --6. 下列属于非均相反应的是〔〕。

A. 乙酸乙酯水解B. 氢气燃烧C. HCl 与NaOH 的中和D. 催化裂解7. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应〔〕 A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度8. 反应3A → P ，已知s l mol k ⋅=/15.0，则反应级数n=〔〕 A. 0 B. 1 C. 2 D. 39. 对于反应级数n ＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用〔〕 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器C. 循环操作的平推流反应器D. 全混流串接平推流反应器 10. 反应釜内壁有非金属衬里且物料易结垢时，应选用〔 〕传热。

A 夹套 B 列管式换热器 C 蛇管换热器 D 插入式传热构件 二、填空题〔总分20分，每空1分〕 1. 全混流反应器的返混〔〕。

2. 化学反应工程是一门研究〔〕的科学。

3.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的〔〕梯度和〔〕梯度。