第三章理想流动反应器习题精讲教材
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第三章 理想流动反应器 1.10=A B C C 时:()[]⎰-=A fx A A AA x C k dx C t 02001积分得到:01110AfA A xx kC t -⋅=即:AfAf A x x kC t -⋅=11k=0.615L/(mol h), C A0=0.307mol/L : x Af =0.5 ,t=5.30 h x Af =0.9 ,t=47.67 h x Af =0.99 ,t=524.35 h50=A B C C 时:()()⎰--=A fx AA A A A AA x C C x kC dx C t 0000051积分:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=5ln 15ln 41Af Af A x x kC t k=0.615L/(mol h), C A0=0.307mol/L : x Af =0.5 ,t=0.78 h x Af =0.9 ,t=2.79 h x Af =0.99 ,t=5.81h 2.由于B A C C =,所以2A B A A kC C kC r ==;()[]⎰⎰-==A f A f x A A AA x A A A x C k dx C r dx C t 0200001积分:AfAf A x kC t -⋅=10k=5.6 L/(mol min), C A0=0.02 mol/L ,x Af =0.95,t=169.64 min 3.对于平推流(等温一级反应):⎰-=A f x A A AA R x kC dx C V V 0000)1(对于全混流(等温一级反应):)1(000Afc A Afc A R x kC x C V V -=由题设两类型的反应器体积相等,所以:⎰-=-A f x A A AA Afc A Afc A x kC dx C V x kC x C V 0000000)1()1(化简:()()⎰-=-A fx A AAfcAfcx dx x x 011 即:()AfAfcAfcx x x -=-11ln1代入9.0=Af x ,得:6972.0=Afc x4.对于平推流(等温一级反应):⎰-=A f x A A AA R x C k dx C V V 00100)1(对于全混流(等温一级反应):)1(0200Afc A Afc A R x C k V -=两反应器体积相等:)1()1(020000100Afc A Afc A x A A AA x C k x C V x C k dx C V A f -=-⎰由于流率,初始浓度均相同,所以可化简为:()Afc Afc Af x k x x k -=-111ln 121 6.0=Af x ,7.0=Afc x ,代入,得到: 3927.021=k k 由阿累尼乌斯方程:3927.0exp exp 2010=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-RTE A RTE A aa15.42315015.2731=+=T K ,83680=a E J/mol ,314.8=R J/(mol K),代入,解得:46.4402=T K5.设每股料液流量为V 0,则总流量为2V 0,所以A 的初始浓度为3.0/2=1.5mol/L ,B 的初始浓度为2.0/2=1.0mol/L ;由公式:()()20000007.1))1(82Bf B Bf B A Bf B BfB R xC x C C x C x C V V ---=1.0=R V L ,%80=Bf x ,解得:002.00=V L/min6.(1):因为是二级反应,逐釜计算:对于第一个全混流反应器(料液密度恒定,因此可按等容处理):()2101001)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据,化简:()0135.421=--x x Af解得:%2.621=Af x70.21=A C mol/L对于第二个全混流反应器:()2212102)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据,化简得:()01645.122=--x x Af%71.462=Af x 44.12=A C mol/L所以总转化率为:%8.79020=-=A A A C C C X (2)对于第一个全混流反应器(料液密度恒定,因此可按等容处理):()2101001)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据,化简:()0135.421=--x x Af解得:%2.621=Af x70.21=A C mol/L对于后接的平推流反应器:()⎰-=221102)1(A fx A A AA R x C k dx C V V化简:221021Af Af A R x x kC V V -⋅=代入已知数据,解得:%2.622=Af x 02.12=A C mol/L总转化率:%7.85020=-=A A A C C C X (3)对于第一个平推流反应器:()⎰-=120001)1(A f x A A AA R x C k dx C V V化简:110011Af Af A R x x kC V V -⋅=代入已知数据,解得:%3.811=Af x 33.11=A C mol/L对于后接的全混流反应器:()2212102)1(Af A Af A R x C k x C V V -=代入已知数据,化简得:()018130.022=--x x Af 解得:%68.342=Af x 872.02=A C mol/L总转化率:%8.87020=-=A A A C C C X (4)平推流反应器串联相当于一个大平推流反应器,5.021=+=R R R V V V m3由平推流反应器公式:()⎰-=A fx A A AA R x C k dx C V V 02000)1(化简得:AfAf A R x x kC V V -⋅=100代入已知数据,得:%7.89=Af x7.(1)对于单个平推流反应器:⎰-=A f x AA A A AA R x C x kC dx C V V 00000)1(化简得:()()01ln ln 0AfA A A R x x x kC V V --=由于ln (0)为无穷大,因此V R 为无穷大,单个平推流反应器无法完成题设任务。