2009~2010學年第二學期《化學反應工程》科目考試
試題b卷答案
使用班級：化工07-1.2.3.4，命題教師：黃偉莉
要求用黑色或藍黑墨水答題，不得用油筆（原子筆）、紅色墨水、鉛筆答題
一、 填空題（每小題1分，共計14分）
二、概念題（每小題3分，共計15分）
1 化學反應工程：化學工程學科的乙個分支，是研究化學反應工程問題的乙個學科。
2 化學反應速率：通常指單位時間內單位體積反應物系中某一反應組分的反應量。
3 總有效因子η0：內外擴散都有影響時的反應速率與無擴散影響時的反應速率之比。
4 停留時間：流體以進入系統時算起，到其離開系統時為止，在系統內總共經歷的時間。
5 流化床：顆粒處於運動狀態而容器內床層又具有明顯的介面的反應器。
三、簡答題（每小題5分，共計15分）
1 釜式反應器的特點：①其高度一般與其直徑相等或稍高；②釜內設有攪拌裝置和擋板；③根據不同的情況在釜內安裝換熱器以維持所需的反應溫度。管式反應器的特點：
①長度遠大於管徑；②內部中空。
2 理想吸附的三點假定：①吸附表面在能量上是均勻的，即各吸附位具有相同的能量；②被吸附分子間的作用力可略去不計；③屬單層吸附。
3 脈衝法的過程：①在極短的時間內、在系統入口處向流進系統的流體加入一定量的示蹤劑；②立即檢測系統出口處流體中示蹤劑濃度隨時間的變化；③根據濃度與時間的關係求取、、、、。
四、計算題（1、2小題各10分，3小題 15分，共計35分）
1、評分標準：①、②步各2分，③步4分，④步2分，共10分。
解：①等溫間歇反應器是乙個等容系統，反應體積恆定
根據題意列出反應速率方程，，a和b分別代表乙酸乙酯及氫氧化鈉
②已知，，則
③根據等溫間歇反應器反應時間的計算式
④由於間歇反應器中反應物達到一定的轉化率所需的反應時間只取決於動力學因素，與反應器的大小無關，所以當vr=2m3時，所需的反應時間仍為169.6min。
2、評分標準：①-③步各2分，④步4分，共10分。
解：①由於反應器內進行的是復合反應，a的轉化速率用計算
②對於恆容反應器，有③④
3、評分標準：每步3分，共15分。
解：①按，，三式計算和②③
④⑤3評分標準：①、③步各2分，②、④步各3分，共10分。
解：①a的轉化速率為 ra=-rr-2rd=-1.6ca-16.4 ca2
②當xa=95%時
③由於，
兩式相除得
④分離變數積分，
五、分析說明題（每步4分，共計16分）
解：①瞬時選擇性為
②若1>2，1>2，要求a和b的濃度都高，間歇操作是有利的；如採用連續操作，則多釜串聯為好，且組分a和b均叢第一釜同時加入。
③若1<2，1<2，要求a和b的濃度都低，採用單釜連續操作有利；如需要多釜串聯，應做成不等體積的釜，且各釜體積依次減小，這樣經過第一釜後反應物的濃度就可降得很低；
④若1>2，1<2，要求a的濃度高，b的濃度低，採用半間歇操作有利，首先將全部a加入反應器內，然後根據反應的進行程度而連續地加入b；若採用連續操作，a在第一釜加入，b採用分釜加入的方式，可使b的濃度相應降低，而a的濃度則較高。
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