反应工程习题答案

2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。（化学反应、工程问题）

3. _______是化学反应工程的基础。（ 三传一反）

4. 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、半分批式） 5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。（传质、传热、动量传递）

6. 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）

7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。（累积量=输入量-输出量） 8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。（A）

A．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。（A）

A. 能量传递 B. 质量传递 C. 热量传递 D. 动量传递 第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。（参与反应的物质均处于同一相）

2. aA + bBpP + sS对于反应，则rP_______(rA)。（

pa）

K3.着眼反应组分K的转化率的定义式为_______。（）

4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。（等分子反应、非等分子反应） 5. 化学反应速率式为

rAKCCACB，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

nK0nKnK0K(RT)率常数KP，则C=_______KP。（

()）

nKfKfKK(RT)CC6. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为，用逸度表示的速率常数，则=_______。（）

KKKK7. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为C，用气体摩尔分率表示的速率常数y，则C=_______y。

RTp（

n）

8.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。（拟平衡常态）

9.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_______。（拟定常态）

10. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率）

11. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。（初始速率法） 12.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。（主反应、副反应）

P(主)A13. 平行反应度、温度） 14. 如果平行反应

S(副)均为一级不可逆反应，若E主＞E副，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。（浓

AP(主)AS(副)K1均为一级不可逆反应，若

K2E主＞E副，提高选择性SP应____ _。(提高温度)

15. 一级连串反应APS在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max______、

opt1CA01/22K1K2）

______。（[(K2/K1)1]、

K116. 一级连串反应APK2S在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max_______、

toptk1k______。（2k1k______。（2[k2/(k2k1)]ln(k2/k1)k2k1） 、

K217. 一级连串反应AK1PS在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max_______、

[k2/(k2k1)]toptln(k2/k1)k2k1） 、

18. 一级连串反应AK1PK2S在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应______k2/k1。（降低）

19.链反应的三个阶段为_______、_______、_______。（链的引发、链的传播、链的终止）

20.下列属于均相反应的是_______。（B）

A. 煤炭燃烧 B. 氢气燃烧 C. 离子交换 D. 加氢裂解 21.下列属于均相反应的是_______。（A）

A. 乙酸乙酯水解 B. CuO的还原 C. 加氢脱硫 D. 电石水解 22.下列属于均相反应的是_______。（C）

A. 催化重整 B. 催化裂解 C. HCl与NaOH的中和 D. 水泥制造 23.下列属于非均相反应的是_______。（D）

A. 乙酸乙酯水解 B. 氢气燃烧 C. HCl与NaOH的中和 D. 催化裂解 24.下列属于非均相反应的是_______。（B）

A. 乙酸和乙醇的酯化 B. 加氢脱硫 C. 氢气燃烧 D. 烃类气相裂解 25.化学反应

CO3H2CH4H2O，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。

（A）

H2 C. CH4 D. H2O H2 C. N2 D. H2O

αBB，反应组分A的化学反应速率rAA. CO B. 26.化学反应

2NO2H2N22H2O，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。

（D）

_______。（A）

A. NO B.

27.对于一非恒容均相化学反应αAAA.

rAdnAVdt B.

rA28.对于一非恒容均相化学反应αAAdCdnBdCrABrAAdt Vdt C. dt D.

αBB，反应产物B的化学反应速率rB_______。（B）

dnArBVdtA.

dCAdnrBrBBrBVdt C. dt D. B.

pP + sS，则rP_______(rA)。29.对于反应aA + bB（A）

pa|a|pA. |a| B. a C. p D. p

pP + sS，则rP_______(rB)。30.对于反应aA + bB（C） b|b|ppp pA. B. b C. |b| D.

dCBdt

31.气相反应4A + B → 3R + S进料时无惰性气体，A与B以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子A=_______。（C）

A. 1/4 B. 2/3 C. –1/4 D. –2/3

A=∑Vi/|VA|=反应产物与反应物的化学计量系数之和/所求物的化学计量数

32.气相反应A + B → 3P + S进料时无惰性气体，A与B以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子A. –2 B. –1 C. 1 D. 2

A=_______。

（D）

33.气相反应2A + B → 3P + S进料时无惰性气体，A与B以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A=_______。（C） A. –1 B. –1/2 C. 1/2 D. 1

34.气相反应2A + B → 3P + S进料时无惰性气体，A与B以3∶2摩尔比进料，则膨胀因子B=_______。（D） A. –1 B. 1/3 C. 2/3 D. 1 35.气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与

H2以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子

CO=_______。

（A）

A. –2 B. -1 C. 1 D. 2 36.气相反应2NO + H2N2 + H2O2进料时无惰性气体，NO与H2以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子

NO=_______。

（B）

A. –1 B. –1/2 C. 1/2 D. 1

23进料时无惰性气体，2以2∶3摩尔比进料，则膨胀因子2与37.气相反应2（B）

A. –1 B. –2/3 C. 2/3 D. 1

N + 3H2NHNHH2=_______。

38.化学反应速率式为A. (RT)()rAKCCACB，如用浓度表示的速率常数为KC，用压力表示的速率常数为KP，则

KC=_______KP。

（B）

B. (RT)() C. (RT)() D. (RT)

rKCCKACAB39. 化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为C，用压力表示的速率常数为KP，则

KP=_______KC。（D） ()()()(RT)(RT)(RT)(RT)A. B. C. D.

求反应级数看单位

2CH + H11242，k2.0s，则反应级数n=_______。40.反应C4H10（B） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

41.反应A + B → C，已知k0.15s，则反应级数n=_______。（B） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 42.反应3A → P，已知k0.15mol/ls，则反应级数n=_______。（A） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

3252，43.反应CH3COOH + CH3CH2OH已知k（C）

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

CHCOOCH + HO2.3ls/mol，则反应级数n=_______。

2ls/mol，则反应级数n=_______。3，已知k0.8144.反应2（C）

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

N + 3H2NHNaCl + H2O，已知k0.1ls/mol，则反应级数n=_______。45.反应NaOH + HCl（C）

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

46.反应A + B → C，已知k0.45mol/ls，则反应级数n=_______。（A） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 47.下列属于平行反应的是_______。（C）

P(主)ABPPBR C.

A. A + B → P B.

AS(副) D.A + B → P = R + S

48.串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P的得率XP=_______。（B）

nPnP0nnAA. A0nPnP0nnAA. A0nPnP0nnAA. A0

nPnP0nA0 B.

nPnP0nA0 B.

nPnP0nA0 B.

nPnP0nnS0 C. SnPnP0nnS0 C. SnPnP0nnS0 C. SnPnP0nnR0 D. R

49.串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P与副产物S的选择性SP=_______。（C）

nPnP0nnR0 D. RnPnP0nnR0 D. R

50.串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P的总收率P=_______。（A）

P(主)AS(副)均为一级不可逆反应，若主＞副，提高选择性SP应_______。51.如果平行反应（B） A. 提高浓度 B. 提高温度 C. 降低浓度 D. 降低温度

P(主)A52. 如果平行反应

EES(副)均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高收率P应_______。（C）

A. 提高浓度 B. 降低浓度 C. 提高温度 D. 降低温度

53.一级连串反应A → P → S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时

opt_______。（D）

ln(K2/K1)1ln(K2/K1)ln(K1/K2)K1K2 D. K1K2

A. K2K1 B. K2K1 C.

54.一级连串反应AK2K1PK2S在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max_______。（B）

K22K1KCA0KCA0(1)K2K1CA0(2)K1/22[(K2/K1)1] C. K2K1A. B.

55.一级连串反应AK2CA0[(K1/K2)1/21]2

D.

CA0[(K1/K2)1/21]2

D.

K1PK2S在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max_______。（A）

K22K1KCA0KCA0(1)K2K1CA0(2)K1/22[(K2/K1)1] C. K2K1A. B.

56. 一级连串反应AK2K1PK2S在平推流管式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max_______。（A）

K22K1KCA0K2KCA0(1)K2K1C()A01/22[(K/K)1]KK2121A. B. C.

CA01/22[(K/K)1]12 D.

topt_______。（D）

57.一级连串反应A → P → S在间歇式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间

ln(K2/K1)1ln(K1/K2)ln(K2/K1)K1K2 D. K2K1 K1K2 B. K2K1 C.

A.

58. 一级连串反应A → P → S在平推流管式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间

topt_______。（C）

ln(K2/K1)ln(K2/K1)1ln(K1/K2)K1K2 K1K2 B. K2K1 C. K2K1 D.

A.

59.下列反应没有涉及到链反应的是_______。（B）

A. 石油裂解 B. 酯化反应 C. 烃类氧化 D. 聚合反应 60.简述均相反应及其动力学的研究内容？

答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。 61.简述链锁反应所具有的基本特征？

答：1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；

2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；

3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。

2kCNOCHN62. 反应2NO + 2H = N + 2HO，实验测得速率方程为：

2

2

2

22。试设定能满足实验结果的反应机理。

k12NOHN2H2O2 （慢） ① 2解：机理（1）：

k2H2O2H22H2O （快） ②

2N1k1CNOCH22所以与实验结果相同

机理（2）：

2NON2O2 （快速）③

k6H2O2H22H2Ok5NOHN2H2O2 （慢速）④ 222

③达拟平衡态，④为速控步骤

（快） ⑤

 N2由③得

5k5CN2O2CH2

2k4CN2O2k3CNOCN2O2

k32CNOk4

N2代入

此机理与实验结果相同，选机理（2），因其无叁分子反应，而机理（1）是。

k5k322CNOCH2kCNOCH2k4

63. 由A和B进行均相二级不可逆反应AA+BB = SS，速率方程：

A=

dCAkCACB。 dtCA0求： （1）当

CB0CB0AB时的积分式

CA0（2）当

ABACA0CB0B时的积分式

CACBA解：（1）CA与CB之比保持恒定

B

所以

CBCABktCA0A

dCACACB

CAktCA0dCACAB2CAAkt'CA0CAdCA2CA

k'BkA

k't积分得

11CACA0

k't写成转化率时

（2）

1(A)CA01A

CACA0(1A)

ACA0A)CB0(11A)BCB0

C1BA0BABACB0A式中：

CBCB0(1kt1(1)C1B0积分得

.反应A → B为n级不可逆反应。已知在300K时要使A的转化率达到20%需12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。

11Aln1A解：

rACACA0dCAnkCAdt

tdtdCAn0tCA

111n1n1ktn1CACA0 即

达20%时，

CA0.8CA0

k式中M为常数 ∴

111(1.25n11)Mn1tt (n1)CA0k300M11k340M12.6 3.2

lnE=29.06（kJ/mol）

65.考虑下述连串反应:

的函数式。

k340M/3.2E11ln()k300M/12.68.314300340

k1Bk2CA，已知上述反应中每一步均为一级反应，试求A、B和C的浓度随间变化

解:

对于反应物A，应有:

dCAk1CAdt

CCA0exp(k1t)

积分得 A

dCBk1CAk2CBk1CA0exp(k1t)k2CBdt对于B,应有 exp(k2t)可得

将上式两端乘以

exp(k2t)dCBk2CBexp(k2t)dtk1CA0exp[(k2k1)t]dtB即

将上式积分得,

d[Cexp(k2t)k1CA0exp[(k2k1)t]dt

CBexp(k2t)CBk1CA0{exp[(k2k1)t]1}k2k1

k1CA0{exp(k1t)exp(k2t)}k2k1

CACBCCCA0CCCA0(CACB)

CA0[1

第三章 理想反应器1.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]

2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按_______反应器处理。（理想混合反应器、平推流）

k2k1exp(k1t)exp(k2t)]k2k1k2k13.分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_______、_______为目标进行优化的。（平均生产速率

低）

4.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速） 5.全混流反应器的容积效率η为_______与_______之比。（反应时间t、空时τ） 6.全混流反应器的放热速率

YR最大、生产经费最

QG=______________。

（

V(rA)(Hr)v0CpT(1）

7.全混流反应器的移热速率Qr=______________。（

UATmUA)(T0)v0cPv0cP）

8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。（

QGQr）

dQrdQGQQr、dTdT）

9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。（G10.全混流反应器的返混_______。（最大） 11.平推流反应器的返混为_______。（零）

12.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。（平均停留时间、反应时间、空时） 13.对于恒容的_______管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流）

14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_______的平推流反应器。（循环操作）

15．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。（平推流、全混流

16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。（零、最大）

17. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_______。（全混流串平推流） 18. 对于反应级数n＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（全混流） 19. 对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（平推流） 20. 对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（全混流串平推流）

21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度

Topt(E2E1)kEC(1A)Rln'01A0k0E2(CR0CA0A)_______。（

）

(E2E1)kC(1A)Rln'0A0Tk0(CR0CA0A)）

22. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度e_______。（

23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0不包括下列哪一项_______。（B） A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间

2C1mol/l时，求反应至

24.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B，rA0.01CAmol/ls，当A0tCA0.01mol/l所需时间t=_______秒。（D）P58

A. 8500 B. 00 C. 9000 D. 9900 25.在间歇反应器中进行等温一级反应A → B，

rA0.01CAmol/ls，当

CA01mol/l时，求反应至

CA0.01mol/l所需时间t=_______秒。（B）

A. 400 B. 460 C. 500 D. 560

26.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为_______。（A） A. 空时τ B. 反应时间t C. 停留时间t D. 平均停留时间t

27.全混流反应器的容积效率η大于1.0时，且随着A的增大而增大，此时该反应的反应级数n_______。（A） A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0

28.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。（D） A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 29.全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n_______。（B） A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 30.全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。（C）

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 31.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。（B）

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

32.对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。（D） A. 间歇式反应器 B.全混流反应器 C. 搅拌釜式反应器 D. 平推流管式反应器

A33.一级不可逆液相反应

CA02.30kmol/m，x2R， 出口转化率A33tt02.06h，0.7，

每批操作时间

MR=60，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，则反应器的体积V为_______m（。C）V=50000/[2*2.3*0.7*60*(24/2.06)]

A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 P58 34.对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（D）

A. 全混流反应器 B. 平推流反应器

C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 35.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_______。（D） 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 36.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_______。（B） 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 37.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） 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 38.对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。（C）

A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度

P(主)AS(副)，其瞬间收率P随39.对于单一反应组分的平行反应

_______。（A）

A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器

CA增大而单调增大，则最适合的反应器为

P(主)AS(副)，其瞬间收率P随A增大而单调下降，则最适合的反应器为40. 对于单一反应组分的平行反应

_______。（B）

A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器

41.简述理想反应器的种类？ 答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

42.简述分批式操作的完全混合反应器？ 答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。

43.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？ 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。

44.对于可逆放热反应如何选择操作温度？ 答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度； 2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。

45.对于反应，

2rRk1CAErk2CA，E2，当E1＞E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？

，1；SCk10rRk10eE1/RTSRCeAE2/RTrkkeS2020答：对于平行反应

提高R的选择性，提高R的收率。

46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，rA3

E2E1RTCA，所以，当

E1＞E2时应尽可能提高反应温度，方可

C-1kCAkmol/m3·h，k=9.52×109exp[-7448.4/T] h，A02.3

kmol/m，MR60，R00，若转化率xA0.7，装置的生产能力为50000 kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器

的有效容积？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h） 解：反应终了时R的浓度为

CCR2CA0xA3.22(kmol/m3)

dxA1xAdxA11ln0kCk01xAk1xA A7448.4k9.52109exp0.9227350

11tln1.31(h)0.9210.7 VCRMR50000tt024

500002.06V22.2(m3)243.2260 tCA0xA47.

CH2 = CHCH = CH2(A) + CH2 = CHCOOCH3(B)3

COOCH3(C)该反应在全混流反应器中进行，

以AlCl3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为0.5 m/h，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为求丁二烯转化率为40%。求：1）反应器的体积V； 2）容积效率η。

解：1） A + B → C

CA096.5 3

mol/m，

CB0184 mol/m3，催化剂的浓度为CD6.63 mol/m3。速率方程rAkCACD，式中k=1.15×10-3 m3/mol·ks，若要

rAdCAkCACDkCA0(1xA)CDdt

CA0xACA0xAxArAkCA0(1xA)CDk(1xA)CD 对于全混流反应器 ∵

0.487.4(ks)24.28(h)31.1510(10.4)6.63∴

Vv0 v00.5m3/h ∵

Vv024.280.512.14m3 ∴

 2）在分批式反应器内的反应时间为

tCA0xA0dxA1rAkCD0.40dxA67(ks)1xA

t670.76687.4

48. 在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，rAkCAkmol/m3·h，k=9.52×109exp[-7448.4/T] h-1，

所需反应器的有效容积和它的容积效率？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h）

解：（1）进料速度v0

CA02.3 kmol/m3，MR60，CR00，若转化率xA0.7，装置的生产能力为50000 kg产物R/天。求50℃等温操作

CR2CA0xA

50000v0CR2CA0v0xA24MR

以CA02.3,xA0.7,MR60

（2）反应器有效容积V

v050000/(246022.30.7)10.78m3/h

xAVCA0xAv0kCAk(1xA) v0xAV27.34m3k(1xA) dxA1xAdxA11ln0kCk01xAk1xA A(3)

7448.4k9.52109exp0.9227350

11tln1.31(h)0.9210.7

tCA0xAt49. 现有一有效容积为0.75m的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m的冷却盘管。欲利用改反应器来进行A→R的

1.130.5162.54

3

2

5525.91k1.0788109exp(h)(Hr)20921J/molA，T一级不可逆的液相反应，其速率常数，反应热

原料液中A的浓度

CA00.2mol/l，C2.929（J/g·

但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l；定压比热P℃）。

2

3v3m/h，C0.04mol/l。0要求原料液的进料流率为反应器出口的反应液中A总传热系数U=209.2（KJ/m·h·℃）。

所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T0。

解：1)计算反应温度T

CA1CA01k

C(A01)CA0.220.75k(1)()180.043

5525.9k1.0788109exp[]T根据

T308.6K

T0T2）

V(rA)(Hr)UA(TTm)]v0cP

180.040.7520921209.25(308.6298.16)297.4K310502.929

3

T0308.650. (CH3CO)2 (A) + H2O(B)-12CH3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度25℃，k=0.1556 min，采用三个等体积

的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为1800 cm，求使乙酸酐的总转化率为60%时，进料速度解：初始浓度为

v0。

CA0，离开第一釜为CA1，依次为CA2、CA3。

1∵

CA0CA1(rA)1 (rA)1kCA1 CA0CA1C11A1xA11kCA1CA01k11k1

1∴

CA21对第二釜CA11k2

对于等体积釜串联

12

CA211x1A2CA0(1k)2(1k)2xA311(1k)3

同理 ∴τ=2.3（min）

v0V1800782.6(cm3/min)2.3

13k0.92(h),10mh,xA0.9,试051. 串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，

计算N为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。

xA,N13解：利用

N(个) 1 2 3

V（m） 97.8 47.0 37.6 若采用分批式

1(1ki)N52.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=0.92h，原料液的进料速度解：对于一级不可逆反应应有

-1

1111lnln2.503hk10.9210.9At tVB,其中为N1时V

97.89.78h10 2.503VB97.825.03m39.78

v0=10m3/h，要求最终转化率xA0.9，试求V、V和总容积V。

12

代入

1)rA111xA1xA1kCA0(1xA1)kCA0(1xA1)2 1()1rA,i11xA,ixA,ixA,i1rrA,i1A,i(

112xA1xA0kC(1x)A0A1得 11kCA0(1xA2)kCA0(1xA1)

整理得 xA1∵xA22xA1xA20 0.9， ∴xA10.6838

xA10.68382.35(h)k(1xA1)0.92(10.6838)

21∴

V1v0123.5(m3)

2xA2xA10.90.68382.35(h)k(1xA2)0.92(10.9)

V2v0223.5(m3)

3VVV47(m) 12总容积

53. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下

k0.92(m3kmol1h1),CA02.30kmolm3,v010m3h,要求出口xA=0.9，计算该操作最优容积比

(V1V2)和总容积V。

(解：

1)rA112[]2xA1xA1kCA02(1xA1)2kCA0(1xA1)3(1)rA,1111[]xA,1xA,0rA,2rA,1

代入

xA,1

2kCA0(1xA,1)3322111[]2222xA,1kCA0(1xA,1)kCA0(1xA,1)

xA13xA13.01xA10.990xA10.741 xA1xA00.74115.22h22kC(1x)1.922.3(10.741)A0A1  xA2xA10.90.74127.51h22kC(1x)0.922.3(10.9)A0A2

5.22V1V210.6957.512 VV1V2v0

总容积

3V10(7.515.22)127.3m

54. 应用管径为D=12.6cm的管式反应器来进行一级不可逆的气体A的热分解反应，其计量方程为A=R+S；速率方程为

rAkCA；而k=7.8×109exp[-19220/T](s-1),原料为纯气体A,反应压力P=5atm下恒压反应,T=5000C。

xA0.9,FA0=1.55kmol/h,求所需反应器的管长L,停留时间t，空时τ（理想气体）。

解：反应气体的进料体积流速为：

v0反应流体在管内的体积流速为：

FA0RT1.550.08277319.66(m3/h)P5

FRTF0(1AyA0xA)RT/PP

1RT211y1.0，AFFA0（纯气体）P 1此处：0；A0，CA0v∴而

vFA0(1xA)/CA0

FAFA0(1xA)CA0(1xA)CA0vFA0(1xA)(1xA)

CAV1xA(1xA)dxAv0k0(1xA) 11[2lnxA]29.88(s)0.0083(h)k1xA∴

34v45.461029.884VL0213.0(m)22DD3.14(0.126) 1xAdxA11tln18.57(s)k01xAk1xA

55.液相原料中反应物A进入平推流反应器中进行

22AR的反应，已知

CA01moll,V2l,rA0.05CAmolls。

求：1）当出口浓度

2)当进料流量

CA0.5moll时的进料流v0。

时出口浓度

v00.5lminCAf。

xAdxVVA0rFCA0v0A解：1）A0

CA0dxAdCA111CA0()20s20rCA0.05CC0.05CAAA0A

111V260()240s0.05CACA0v00.52）

xA111212113CACA0CA10.077moll13C3

3rAkCACR，56. 自催化反应A + R → 2R，其速率方程为：在70℃下等温地进行此反应，在此温度下k=1.512 m/kmol·h；

其它数据如下：A00.99 kmol/m；R00.01 kmol/m；

试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积；

2）在平推流反应器中反应所需的容积。

C3

v010 m3/h；要求反应的转化率xA0.99。

a解： 令

CR00.010.0101CA00.99

CACA0(1xA) CRCR0CA0xACA0(axA)

2rkCAA0(1xA)(axA) ∴

1）全混流反应器所需的容积

V2）平推流反应器所需的容积

v0xA100.99661(m3)kCA0(1xA)(axA)1.5120.99(10.99)(0.01010.99)

VVv0kCA0xA0vdxA0(1xA)(axA)kCA0xA0111dxAa11xAaxA

v01axA10ln100ln1.0001lnlnkCA0(a1)1xAa1.5120.991.0101

57. (A) (P) (S)

V60.8(m3)

k3C6H4Cl2k1C6H5ClC6H6

dCAdCPk1CAk1CAk2CPdt反应速度；dt，在恒温恒容下求(a)平推流(b)全混流,求

SP，其中

1k11.0(h1),k20.5(h),Vv01(h),CP0CS00,CA01mol/l。

解:(a)

CACA0exp[k1]0.368mol/l

CPk1CA01k1k2(ek2ek1)=10.5(e0.5e1.0)=0.477mol/

CSCA0(CACP)1(0.3680.477)=0.155mol/l

CPCS0.477=0.155=3.08 CA)=K1CAV

(

SP(b)

v0(CA0CACA0CA01k1=1K1k1CA1k2CPCSK1k1)

v0CPV(k1CAk2CP)

CP∴

k1CA01k11k2 =

CA=0.5mol/l CP=0.333mol/l CS=0.167mol/l

SP=2.0

58. (A) (P) (S)

k3C6H4Cl2k1C6H5ClC6H6

dCAdCPk1CAk1CAk2CPdtdt反应速度；，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器内进行这一反应

SP时,求目的产物P的选择性，其中

1k11.0(h1),k20.5(h),Vv01(h),CP0CS00,CA01mol/l。

12 解：等容积釜串联应有

对第二个全混流反应器作物料衡算

121/20.5h

V0(CA1CA2)k1CA2V2CA2∴对于P:

CA11k12CA02(1K)1=

K1k11k120.5

V0(CA1CA2)V2(k1CA2k2CP2)

CP2∴

K1CA0K1CA0(1K1)2(1K2)+(1K1)(1K2)2

K2k220.25

CA21(10.5)2=0.444mol/l

CP2

∴

0.50.5(10.5)2(10.25)+(10.5)(10.25)2

CS2=1-(0.444+0.391)=0.165mol/l

CP20.391CS2=0.165=2.37

59.醋酸甲酯的水解反应如下：CH3COOCH3 + H2O →CH3COOH +CH3OH，产物CH3COOH在反应中起催化剂的作用，已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度积成正比。

3

（1） （1） 在间歇反应器中进行上述反应。醋酸甲酯和醋酸的初始浓度分别为500和50mol/m。实验测得当反应

时间为5400s时，醋酸甲酯的转化率为70%，求反应速率数和最大反应速度。（5分） （2） （2） 如果反应改在连续搅拌釜中进行，

A=0.8时停留时间应为多少。

（3） （3） 如果采用管式流动反应器，解： A + B → C + D （1）

A=0.8时停留时间。

rAkCACC

CC02dCAdAkC(1)()A0AACA0kCA0(1A)(CC0CA0A)CA0 A=dtdtCC0ACA01dAkCA0tlnkCA0dtCCC0CC0AC1C0(1A)(AC0)CA0CA0CA0CA0 

10.70.1kln1.106106m3/mols5005400(10.1)0.10.10.7

C2rA1.1061065002(1A)(AC0)0.2765(A0.9A1)CA0

d(rA)0.2765(2A0.9)0dA0.45 对A求导 A(rA)max8.3102mol/m3s

（2）

CA0CACA0ACA0A38.03710s2rArAkCA0(1A)(ACC0/CA0)

（3）对于PFR

CA0A0AdAdACA00kC2(1)(CrAA0AAC0/CA0)

60.在一定的反应温度下A发生下述平行反应：

A1113d6.25810sAkCA0(1CC0/CA0)01C/CAAC0A0

3

其中R是主产物，S是副产物。反应原料为纯的反应物A，其初始浓度为10kmol/m。在反应器出口A的转化率为80%。反应在连续搅拌釜中进行时，A转化为R的选择性、R的收率以及反应物的停留时间。 解：1）使用连续搅拌釜

∵ ∴

3K1AR 12.0CA(kmol/mh)

2K220.2CA(kmol/m3h)2ASrAr12r2

CA0CA(rA)(r12r2)

CRCR0r1

CR2CA12CA0CA2CA0.4CA10.2CA

CCACA0ACRA010.2CA10.2(CA0CA0A)

∴

3C5.71kmol/m0.8RA 当时，有

2(CA0CA)0.2CACS1.15kmol/m322CA0.4CA

C5.71SRR4.965C1.15S

R

V恒定，停留时间与空时相等

CRCR5.710.714CA0CACA0A100.8



A2rkCr(kkC)CrkCs2AA12AAP1A61. 已知 的反应速率式分别为：；；，且在反应的操作温度

K1CRCR05.711.43hr122

P(主)vm3/h，CS00，

要求反应流体的进料速率为05 出口转化率xA0.9。

试求用单一的全混流反应器在等温下进行此反应时所能获得的产物P的浓度CP以及所需的反应容积V。

CP0CA05mol/l，k2/k1K1.5；下k1=1.0，S(副)2(P)mrPk1CA2rAk1CAk2CA解：

CP(P)mCA0CA (CCA)k11(50.5)CPA02.57(mol/l)(k1k2CA)11.50.5

2v0(CA0CA)V(rA)V(k1CAk2CA)

V62.环氧乙烷在450℃的气相分解反应如下：C2H4O（g）→ CH4（g） + CO（g）已知在此反应

-1

温度下反应的速率常数为0.0212min，反应在恒温恒容反应器中完成，初始时原料为纯的

5

环氧乙烷，初始压力为2.026×10Pa，试求在反应时间为50min时反应器的总压力。

-1

解：由k=0.0212min可知该反应为一级反应

v0(CA0CA)54.525.7(m3)22k1CAk2CA0.51.50.5

t时反应物分压为PA

C2H4O（g）→ CH4（g） + CO（g） PA0 0 0 PA PA0-PA PA0-PA 总压

PAexpktPA0

PtPA2(PA0PA)

2PA0PtPtexp(kt)2exp(kt)PPA0∴即A0

当t=50min时

63.醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：

k1k2CH3COOHCH2COH2O CH3COOHCH4CO2

PtPA0[2exp(kt)]3.35105Pa

11k4.65s,k3.74s12已知在916℃时，试计算：

1） 1） 99%的醋酸反应掉的时间；

2） 2） 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。 解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x和y，初始为

CA0，则

dxk1(CA0xy)dt dyk2(CA0xy)dt d(xy)(k1k2)(CA0xy)dt相加得 d(xy)(k1k2)dtC(xy)将其积分A0

ln

1） 1） 当转化率为99%时

CA0(k1k2)tCA0(xy)

xy0.99CA0 11tln0.549s4.653.7410.99 xk14.65yk23.74 2）

x0.549CA0 y0.441CA0

S.在1000K于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：

0.549CA055.4%0.441CA0

5

RCH2OH(g)RCHO(g)H2(g)

反应速率常数0.082 l/mol·min，初始时含纯的RCH2OH，其初始压力为2.026×10Pa，求 1） 1） 将20%的RCH2OH分解所需时间； 2） 2） RCH2OH的浓度降低20%所需的时间。

2解：

A B C t=0 nA0 0 0 t=t nA0-x x x

RCHOH(g)RCHO(g)H2(g)

A0 总

由k可知该反应为二级反应

nnx2nAdx2kCAk2VdtV

nRTV总P 理想气体

k(nA0x)2dxdt(nA0x)RT/P (nA0x)dxkPdt2RT (nx)A0∴

将其积分

x0tkPdtnA0xdx220RT(nx)(nx)A0A0

RT2xxln(1)kPnA0xnA0

x20%n当A0，带入得t=138min tnA0x0.8nA0nA00.8CA0(nA0x)RT/PnA0RT/P

对于V，应有

nxA09，带入得t=66.1min ①分 当

65. 等温间歇反应器反应时间与反应物浓度的关系在间歇反应器中进行等温二级反应

2AB,rA0.01CAmol/(ls)当CA0为1mol/l时，求反应至CA0.01mol/l所需时间。

解:

rAdCA20.01CAdt

11110.01tCACA00.011

t=9900s 66. 对于aA + bB → cC反应，以浓度

Ci,Pi表示速率式中常数kC,kP,则其二者关系如何？

V解： 理想气体

n总RTP

PAaPBbk()()k(RT)(ab)ababCrkCCPAPB ACABCRTRT

rAkPPAaPBb

(ab)k(RT)kP C

2C2.0mol/l，CP0CA00，求在平推rCr2CSAPA67.平行反应 ，其中，，已知A0P(主)流反应器中的

CP,maxA？ S(副)P解：

rPdCP2rA2CAdCACA

对上式进行积分得

CP当

CA02dCA2CA

2CA0时，产物P的浓度最大

CP,max0∴

2dCA2ln21.386mol/l2CA

K168. 一级连串反应APK2vCCA00，S，rAk1CA，rPk1CAk2CP，进料流率为0，P0CP,max？

反应在恒温恒容的条件下进行，求在全混流釜式反应器中目的产物P的最大浓度

解：全混釜

CA0CACA0CAk1CA1k1

对物料P作物料衡算

v0CP0v0CPVrP

CPk1C(1k1)(1k2) 则有A0dCP0当dt时，产物P有极大值

CP,maxCA0[(K2/K1)1/21]2

CA01mol/l，反应速率常数k1l/mols求：

x1） 1） 平均停留时间为1S时该反应器的A；

69.液相反应A→R在一全混釜中进行，2） 2） 若A的

v01l/s，xA56%，求反应器的体积。

解：1）

CA0xACA0xA2rAkCA(1xA)2114kCA02k2kCCACA00 A∴

CA0.618mol/l

xACA0CA38%CA0

 2）

VCA0CA1/22v0kCAkCA0(1xA)2 带入得2s

V2v02l

CCB01.0mol/l;求：

70.液相反应A + B→P + S在一全混釜中进行，速率常数k0.05l/mols，A01）

xA50%时，反应器的容积；

CA0.5mol/l;求进口料液中A的浓度。

2）若进料流量为1l/min，

解：1）由k0.05l/mols可知该反应为二级反应

且二者的反应按1：1的比例进行反应

CA0CACA0xAxA2rAkCACBkCA

v0xA1Vv02l20.5k(1xA) xVCA0CACA0xAA2v0rAkCACBkCA

 2）

120

V2v02l CA01200.050.250.52mol/l

rA0.1CAmol/sl，磷化氢以200kg/h

71.磷化氢的均相气相分解4PH → P + 6H，在310℃时2atm时速率方程

3

4

2

带入得的速率在平推流反应器内反应，求转化率为80%时所需反应器体积？

xAdxVA0rFA解：A0

A740.75y1 4 A0P2CA0A00.042mol/lRT0.082(310273) 2001000FA01.634mol/s343600

1xACACA01AyA0xA

VFA0∴

xA0FA0dxA1xA0.1CA00.1CA010.75xA0.801.75[()0.75]dxA862l1xA

第四章 非理想流动1.停留时间分布的密度函数在t＜0时，E（t）=_______。（0） 2.停留时间分布的密度函数在t≥0时，E（t）_______。（＞0） 3.当t=0时，停留时间分布函数F（t）=_______。（0） 4.当t=∞时，停留时间分布函数F（t）=_______。（1） 5.停留时间分布的密度函数E（θ）=_______E（t）。（t）

12_______。

6.表示停留时间分布的分散程度的量（t22t）

7.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、随机输入示踪法） 8.平推流管式反应器tt时，E（t）=_______。（∞） 9.平推流管式反应器tt时，E（t）=_______。（0） 10.平推流管式反应器tt时，F（t）=_______。（1） 11.平推流管式反应器t＜t时，F（t）=_______。（0）

2_______。

12.平推流管式反应器其E（θ）曲线的方差（0）

2_______。t13.平推流管式反应器其E（t）曲线的方差（0）

1te14.全混流反应器t=0时E（t）=_______。（t）

2_______。15.全混流反应器其E（θ）曲线的方差（1） 22_______。t16.全混流反应器其E（t）曲线的方差（t）

217.偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动，E（θ）曲线的方差为_______。（0～1）

t18.当流体在半径为R的管内作层流流动时，在径向存在流速分布，轴心处的流速以

u0记，则距轴心处距离为

r的流速

ru0[1()2]ur_______。R） （

19.当流体在半径为R的管内作层流流动时，管壁处的流速

uR_______。

（0）

t2320.流体在半径为R的管内作层流流动的停留时间分布密度函数E（t）=_______。（2t）

t1()22t） 21.流体在半径为R的管内作层流流动的停留时间分布函数F（t）=_______。（

CAC22.脉冲示踪法测定停留时间分布0对应曲线为_______。（E（t）曲线）

CAC23.阶跃示踪法测定停留时间分布0对应曲线为_______。（F(t)曲线）

24.非理想流动不一定是由_______造成的。（返混）

25.非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成了_______。（停留时间分布）

26.为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性，在_______的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述，所以，该模型称为_______。（平推流、轴向分散模型）

uLP_______。E27.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数e（z）

28.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。（愈小）

29.轴向分散模型的偏微分方程的初始条件和边界条件取决于采用示踪剂的_______、_______、_______的情况。（输入方式、管内的流动状态、检测位置）

30.轴向分散模型的四种边界条件为_______、_______、_______、_______。（闭—闭式边界、开—闭式边界、闭—开式边界、开—开式边界）

erf(y)31.误差函数erf的定义式为______________。（

2y0exdx）

2erf(y)32.误差函数的定义式为

2y0exdx2，则erf()_______，erf(0)_______。（1、0）

2_______。[33.轴向分散模型的数学期望值_______，方差

1，

34.流体的混合程度常用_______、_______来描述。（调匀度S、流体的混合态）

35.流体的混合程度常用调匀度S来衡量，如果S值偏离_______，则表明混合不均匀。（1） 36.微观流体混合的混合态称为_______。（非凝集态）

37.若流体是分子尺度作为运动单元来进行混合，这种流体称为_______。（微观流体）

2Pe2(11)8()2PePe]

38.若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部则具有均匀的组成和相同停留时间，这种流体称为_______。（宏观流体） 39.宏观流体混合的混合态称为_______。（完全凝集态） 40.介于非凝集态与完全凝集态之间的混合态称为_______。（部分凝集态）

41.在气—液鼓泡搅拌装置中，气体以气泡方式通过装置，_______是宏观流体，而_______为微观流体。（气体、液体） 42.在气—液喷雾塔中液体以液滴形式的分散相，_______是宏观流体，而_______为微观流体。（液体、气体） 43.反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。（1） 44.对于_______反应器，微观流体与宏观流体具有相同的反应结果。（平推流） 45.当反应级数n＞1时，宏观流体具有比微观流体_______的出口转化率。（高） 46.当反应级数n_______1时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。（＞） 47.当反应级数n＜1时，宏观流体具有比微观流体_______的出口转化率。（低） 48.当反应级数n_______1时，宏观流体具有比微观流体低的出口转化率。（＜〉 49.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（A）

A. E（t）曲线 B. F（t）曲线 C. I（t）曲线 D. y（t）曲线 50.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（B）

A. E（t）曲线 B. F（t）曲线 C. I（t）曲线 D. y（t）曲线 51.平推流流动的E（t）曲线的方差_______。（A）

A. 0 B. 0～1 C. 1 D. ＞1

2_______。52.全混流流动的E（t）曲线的方差（C）

2A. 0 B. 0～1 C. 1 D. ＞1

53.轴向分散模型的物料衡算方程在_______式边界条件下有解析解。（D）

A. 闭—闭 B. 开—闭 C. 闭—开 D. 开—开 54.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。（C） A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 55.反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。(C) A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 2 56.当反应级数n_______时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。（C） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 57.当反应级数n_______时，宏观流体具有比微观流体低的出口转化率。（D） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 58.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。（D） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 59.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体低的出口转化率。（C） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 60停留时间分布密度函数E（t）的含义？

答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为E（t）dt（②分）。 0E(t)dt1.0。

61.停留时间分布函数F（t）的含义？

答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体 ，在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为F（t）。62.简述描述停留时间分布函数的特征值？

答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t01） 1） t定义式为：

矩，又称E（t）的数学期望。

F(t)E(t)dt0t。

2t和方差。

ttE(t)dt，平均停留时间t是E（t）曲线的分布中心，是E（t）曲线对于坐标原点的一次

2） 2）

2tt20是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间的二次矩

。

63.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？ 答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。

.简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线为E(t)

t2E(t)dtt2E(t)曲线，。

65.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？

答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为A0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为

CAC0CF(t)F（t），。

66.简述建立非理想流动的流动模型的步骤？ 答：1）通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布； 2） 根据所得的有关E（t）或F（t）的结果通过合理的简化提出可能的流动模型，并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数； 3） 结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果； 4） 通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。

67.简述非理想流动轴向扩散模型的特点？ 答：1）在管内径向截面上流体具有均一的流速； 2）在流动方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律； 3）轴向混合系数EZ在管内为定值； 4）

径向不存在扩散； 5）管内不存在死区或短路流。 68.简述非理想流动轴向扩散模型的定义？ 答：为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种返混与扩散过程的相似性，在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并人为的假定该轴向返混过程可以用费克（Fick）定律加以定量描述。所以，该模型称为“轴向分散模型”（或轴向扩散模型） 69.简述非理想流动多级混合模型的特点？

答：把实际的工业反应器模拟成由n个容积相等串联的全混流区所组成，来等效的描述返混和停留时间分布对反应过程内

CACA0t

的影响。设反应器容积为V，物料流入速率为v0，则，。 70.举例说明微观流体和宏观流体的区别？

答；若流体是分子尺度作为运动单元来进行混合，这种流体称为微观流体；若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部具有均匀的组成和相同的停留时间，这种流体称为宏观流体。如在气—液鼓泡搅拌装置中，气体以气泡方式通过装置，此时气体是宏观流体，而液体为微观流体。

71.应用脉冲示踪法测定一容积为12 l的反应装置，进入此反应器的流体流速0=0.8（l/min），在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A，并同时测其出口物料中A的浓度CA随时间的变化，实测数据如下：

t（min）CA（g/l）

0 0

5 3

10 5

15 5

20 4

25 2

30 1

35 0

Vv0

titNv22t试根据实验数据确定E（t）曲线的方差和。

解：首先对实验数据进行一致性检验，此时应满足：

∴实验数据的一致性检验是满足的。 ∵

M80C10000v00.8

5Cdt[02(541)4(3520)]100A03

CAdtt2E(t)dtt202t

t其中

由数据计算得如下表： t（min） E（t）=CA/C tE（t）

2

V1215(min)v00.8

0 0 0

5 0.03 0.75

10 0.05 5

15 0.05 11.25

20 0.04 16

25 0.02 12.5

30 0.01 9

35 0 0

52tE(t)dt[02(5169)4(0.7511.2512.50)]26303

22263(15)38 ∴t2t2t272.有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数：

380.169152

v0=0.8 m/min；m=80kg；∴C0=80/0.8=100

3

t(分) CA（kg/m）

3

0 0

2 6.5

4 12.5

6 12.5

8 10

10 5.0

12 2.5

14 1.0

16 0

试根据表列数据确定该装置的有效容积V、平均停留时间t解：首先对实验数据进行一致性检验：

22t、方差和。

∴一致性检验表明，脉冲示踪法所得的实验数据是合理的。

计算所得数据如下表所示：

ti（分）

0 0 0 0

MC01000v0

t0CAdt3CA14(CA2CA4CA6CA8)2(CA3CA5CA7)CA9C0100

CAdt2 0.065 0.13 0.26

4 0.125 0.5 2.0

6 0.125 0.75 4.5

8 0.100 0.80 6.4

10 0.050 0.50 5.0

12 0.025 0.30 3.60

14 0.010 0.140 1.960

16 0 0 0

E(t)i

tiE(t)i ti2E(t)i

∵

0ttE(t)dtt

∴

2t1E(t)14(t2E(t)2t4E(t)4t6E(t)6t8E(t)8)6.187(min)32(t3E(t)3t5E(t)5t7E(t)7)t9E(t)9

3∴Vvt0.86.1874.95(m)

t2t2E(t)dtt247.25(6.187)28.9712

t02t2

8.9710.2342(6.187)

Ez0.082Ul73.某反应器用示踪法测其流量，当边界为开—开式时，测得，在此反应器内进行一般不可逆反应，此反应

若在活塞流反应器中进行，转化率为99%，若用多釜串联模型，求此反应器的出口转化率。

218()20.2178PePe解： 12N 1N24.59 xAdxAtCA00kC(1x)A0A 活塞流：

2d(1xA)1ln4.6001x1xAA

1xA1kt(1)NN

x96%

A28.971，t26.187，求 t75.用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知

ktxA1） 1） 推算模型参数N；

2） 2） 推算一级不可逆等温反应的出口转化率。

解：1）

2t2取N=4

t21N24.27

8.9710.23426.187

xA1 2）

第五章 非均相反应动力学1.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿命长）

2.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力） 3.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单） 4.气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为_______。（吸附等温方程） 5. _______吸附等温方程式是假定吸附热是随着表面覆盖度的增加而随幂数关系减少的。（Freundlich） 6._______吸附等温方程式是按吸附及脱附速率与覆盖率成指数函数的关系导出的。（Temkin） 7.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于_______方程。（BET）

8.在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A→B，A的反应速率的定义为_______。

10.566ktN(1)N

（）

9.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散） 10.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变催化剂装量和进料流量，但保持_______不变。（11.测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变_______和_______，但保持流量）

12.测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的_______，在恒定的[粒度（直径

rA1dnAWdtWFA0）

WFA0不变。

（催化剂装量、进料

WFA0下测_______，看二者的变化关系。

dp）、转化率]

13.测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的粒度（直径

dp），在恒定的_______下测转化率，看二者的变

A0） 化关系。（

14.催化剂回转式反应器是把催化剂夹在框架中快速回转，从而排除_______影响和达到气相_______及反应器_______的目的。（外扩散、完全混合、等温）

15.流动循环（无梯度）式反应器是指消除_______、_______的存在，使实验的准确性提高。（温度梯度、浓度梯度） 16.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由_______所致。（分子间碰撞）

17.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为_______。[分子扩散（容积扩散）] 18.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。（0.1um） 19.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约0.1um时，_______为扩散阻力的主要因素。（分子与孔壁的碰撞）

20.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约0.1um时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为_______。（努森扩散）

21.等温催化剂的有效系数η为催化剂粒子的______________与催化剂内部的_______________________________之比。（实际反应速率、浓度和温度与其外表面上的相等时的反应速率）

WF22.气—固相催化反应的内扩散模数

S_______，它是表征内扩散影响的重要参数。

（

m1kVCSRDe）

m1kVCSRDe23.气—固相催化反应的内扩散模数S，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了_______

与_______之比。（表面反应速率、内扩散速率） 24.气—固相催化反应的内扩散模数

S的大小可判别内扩散的影响程度，S愈大，则粒内的浓度梯度就_______，反之，

S愈小，内外浓度愈近于_______。

（愈大、均一）

25.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。（物理、化学）

26.催化剂的失活可能是由于某些化学物质的中毒引起的，关于中毒的两种极端情况是_______与_______。（均匀中毒、孔

口中毒）

27.描述气—固相非催化反应的模型有: _______、_______、_______。（整体均匀转化模型、粒径不变的缩核模型、粒径缩小的缩粒模型）

28.对于气—固相非催化反应的缩核模型，反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进，但粒子体积_______。（不变） 29.煤炭燃烧属于气—固相非催化反应，粒径随着反应进行而不断的缩小，这种模型属于粒径缩小的_______模型。（缩粒） 30.硫化矿的燃烧、氧化铁的还原都属于气—固相非催化反应，反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进，但粒子体积不变，这种模型属于粒径不变的_______模型。（缩核）

31.膜内转化系数γ值的大小反映了在膜内进行的那部分反应可能占的比例，因而可以用来判断_______的程度。（反应快慢）

32.测定气—液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的_______，使反应在动力学区域内进行。（扩散阻力）

33.下列哪种物质属于半导体催化剂_______。（B）

A. 金属 B. 金属硫化物 C. 金属盐类 D.酸性催化剂 34.下列哪种物质属于绝缘体催化剂_______。（D）

A. 金属 B. 金属氧化物 C. 金属盐类 D.酸性催化剂

35.骨架Ni催化剂的制备是将Ni与Al按比例混合熔炼，制成合金，粉碎以后再用苛性钠溶液溶去合金中的Al而形成骨架，这种制备方法是_______。（A）

A. 溶蚀法 B. 热熔法 C. 沉淀法 D. 混合法 36.下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_______。（B）

A. 均匀表面 B. 多分子层吸附 C. 分子间无作用 D. 吸附机理相同 37.下列属于理想吸附等温方程的是_______。（A）

A. Langmuir型 B. Freundlich型 C. Temkin型 D. BET型

38.测量气—固相催化反应速率，在确定有无外扩散影响时是在没有改变_______的条件下进行实验的。（D）

A0 A. 催化剂装置 B. 催化剂装量 C. 进料流量 D.

39.当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。（B）

A. 0.01um B. 0.1um C. 1um D. 1nm

VSe值的大小反映了表面反应速率与_______之比。40.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数S（C）

A. 扩散速率 B. 外扩散速率 C. 内扩散速率 D. 实际反应速率

W/FRkCm1/Dm1LkVCS/DeL41.气固催化反应的内扩散模数

，其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=_______。（C）

A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3

m1LkVCS/DeL42.气固催化反应的内扩散模数

，其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=_______。（D）

A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3

m1LkVCS/DeL43.气固催化反应的内扩散模数

，其中L为特征长度，若颗粒为平片形则L=_______。（A）

A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3

44.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为_______。（B）

A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1

dkdCimddt，当平行失活对反应物无内扩散阻力时，d

为

45.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为

为_______。（C）

A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1

dkdCimddt，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d

46.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为

A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1

dkdCimddt，当串联失活时，d为_______。（D）

47.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为

散阻力时，d为_______。（A）

A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1 48.下列非催化气—固相反应，属于粒径缩小的缩粒模型的是_______。（D）

A. 硫化矿的焙烧 B. 分子筛的焙烧 C. 氧化铁的还原 D. 煤炭的燃烧 49.下列非催化气—固相反应，属于粒径缩小的缩粒模型的是_______。（B）

A. 硫化矿的焙烧 B. 焦碳与硫磺的反应 C. 氧化铁的还原 D. 分子筛的焙烧 50.下列非催化气—固相反应，属于粒径不变的缩核模型的是_______。（C）

dkdCimddt，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩

A. 煤炭的燃烧 B. 焦碳与硫磺的反应 C. 氧化铁的还原 D. 水煤气反应

51.气—液相反应中的膜内转化系数γ在_______范围内，反应几乎全部在在液相主体内进行的极慢反应。（A） A. ＜0.02 B. 0.02＜γ＜2 C. ≥2 D. ＞2

52.气—液相反应中的膜内转化系数γ在_______范围内，反应为在液膜内进行的瞬间反应及快速反应。（D） A. ＜0.02 B. 0.02＜γ＜2 C. ≥2 D. ＞2 53.气—液相反应中的膜内转化系数γ在_______范围内，反应为中等速率的反应。（B） A. ＜0.02 B. 0.02＜γ＜2 C. ≥2 D. ＞2

54.对于气—液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。（C） A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜

55.对于气—液相反应中等速率反应，为提高反应速率，使其转变为快反应应选用_______装置。（D） A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 56简述Langmuir等温吸附方程的基本特点？ 答：1）均匀表面（或理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热与表面已被吸附的程度如何无关；

2） 2） 单分子层吸附；

3）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子；

4）吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。 57.简述BET方程测定固体催化剂比表面积的原理？

P1(C1)PV(P0P)VmCVmCP0，利用低温下测定气体在固体上

答：测定比表面积的方法是建立在BET方程基础之上PPV(P0P)对P0的吸附量和平衡分压值，将

(C1)1VmC，VC作图，应为一直线，斜率为截距为m，因此可求出

Vm及C，

则可利用比表面积公式进行求得。

58.气—固相催化反应的动力学步骤?答：1反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散2）反应物在催化剂表面上吸附3吸附的反应物转化成反应的生成物 4）反应生成物从催化剂表面上脱附下来5）脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。

59.解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？ 答：多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。当微孔孔径较大时，分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致，这种扩散为分子扩散。当微孔孔径小于分子的自由程0.1um时，分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞，而成为扩散阻力的主要因素，这种扩散为努森扩散。

60.简述非催化气固反应缩核模型的特点？ 答：非催化气固反应缩核模型是反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进，但粒子体积不变，如硫化矿的焙烧，氧化铁的还原等。

61.简述非催化气固反应缩粒模型的特点？ 答：非催化气固反应缩粒模型是固体粒子的粒径随反应的进行向不断缩小，如煤炭的燃烧造气，从焦碳与硫磺蒸汽制造二硫化碳。

62.简述气—液反应的宏观过程：A（g） + bB（l）→ 产物（l）？

答：1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；

2）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应； 3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散； 4）气相产物向气相主体扩散。 第六章 固定床反应器

1.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作_______。（固定床反应器）

2.固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于_______，因此与返混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。（平推流）

3.固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于平推流，因此与返混式的反应器相比，可用_______的催化剂和_______的反应器容积来获得较大的生产能力。（较少量、较小） 4.目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。（拟均相、非均相） 5.描述固定床反应器的拟均相模型忽略了粒子与流体之间_______与_______的差别。（温度、浓度） 6.描述固定床反应器的数学模型，忽略了粒子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为_______。（拟均相模型） 7.描述固定床反应器的数学模型，考虑了粒子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为_______。（非均相模型）

8.描述固定床反应器的拟均相模型，根据流动模式与温差的情况它又可分为平推流与有轴向返混的_______模型，和同时考虑径向混合和径向温差的_______模型。（一维、二维）

1/3d(6V/)VVPP9.固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积的球粒子直径，表达式=_______。（）

10.固定床中颗粒的面积相当直径是以外表面

aP/aP相同的球形粒子的直径，表达式da=_______。

（

）

11.固定床中颗粒的比表面相当直径是以相同的比表面12.对于非球形粒子，其外表面积（

SV的球形粒子直径来表示，表达式dS=_______。6/SV）

（

aP必大于同体积球形粒子的外表面积aS，故可定义颗粒的形状系数S_______。

aS/aP）

13.颗粒的形状系数

S对于球体而言，S_______，对于其他形状的颗粒S_______。

（=1、均小于1）

14.固定床的_______定义为水力半径

RH的四倍，而水力半径可由床层空隙率及单位床层体积中颗粒的润湿表面积来求

得。（当量直径e）

15.固定床中的传热实质上包括了_______、_______以及_______几个方面。（粒内传热、颗粒与流体间的传热、床层与器壁的传热）

16.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。（拟均相一维） 17.对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度

dTopt和平衡温度

Teq，二者的关系为______________。

TeqToptTTopt（eq）

18.对于固定床反应器，当某一参数变化到一定程度时就可能使床层温度迅速升高，这种现象俗称_______，它是固定床反应器设计和操作中所应注意的问题。（飞温）

19.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。（A） A. 粒子与流体间有温度差 B. 粒子与流体间无温度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层轴向有温度梯度 20.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。（A） A. 粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层轴向有温度梯度 21简述固定床反应器的优缺点？

答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。

1） 催化剂在床层内不易磨损；

2） 床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产

能力；

3） 固定床中的传热较差；

4） 催化剂的更换必须停产进行。

ERln2E2E1E122.简述气固相催化反应固定床反应器拟均相模型的特点？

答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。拟均相模型忽略了床层中粒子与流体间温度与浓度的差别。

23.简述气固相催化反应固定床反应器非均相模型的特点？

答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。非均相模型考虑了粒子与流体间温度与浓度的差别。

24.简述气固相催化反应固定床反应器拟均相一维模型的特点？

答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。拟均相一维模型是忽略床层中粒子与流体的温度与浓度差别，考虑在流体流动的方向（轴向）上有温度和浓度的变化，而在与流向垂直的截面上（径向）则是等温和等浓度的。

25.简述气—固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点？

答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置为固定床反应器，拟均相二维模型是忽略床层中粒子与流体间温度与浓度的差别（，同时考虑流体在轴向和径向上的温度梯度和浓度梯度。 26.简述表征颗粒特征的基本参数粒径的表示方法？

答：固定床中粒径的表示方法常用的有三种。颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积

VP的球粒子直径，表达式

；颗粒的比表面

dV=(6VP/)1/3；颗粒的面积相当直径是以外表面aP相同的球形粒子的直径，表达式da=aP/相当直径是以相同的比表面

SV的球形粒子直径来表示，表达式dS=6/SV。

第七章 流化床反应器

1.所谓流态化就是固体粒子像_______一样进行流动的现象。（流体）

2.对于流化床反应器，当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为_______。（起始流化速度）

3.对于液—固系统的流化床，流体与粒子的密度相差不大，故起始流化速度一般很小，流速进一步提高时，床层膨胀均匀且波动很小，粒子在床内的分布也比较均匀，故称作_______。（散式流化床）

4.对于气—固系统的流化床反应器，只有细颗粒床，才有明显的膨胀，待气速达到_______后才出现气泡；而对粗颗粒系统，则一旦气速超过起始流化速度后，就出现气泡，这些通称为_______。（起始鼓泡速度、鼓泡床）

5.对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为_______。（聚式流化床）

6.对于气—固系统的流化床反应器，气泡在上升过程中聚并并增大占据整个床层，将固体粒子一节节向上推动，直到某一位置崩落为止，这种情况叫_______。（节涌）

7.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为_______。（带出速度或终端速度）

8.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的_______与粒子的_______相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为带出速度。（曳力、重力）

mf9.流化床反应器的t的范围大致在10～90之间，粒子愈细，比值_______，即表示从能够流化起来到被带出为止的这一范围就愈广。（愈大）

u/u10.流化床反应器中的操作气速0是根据具体情况定的，一般取流化数0mf在_______范围内。（1.5～10）

11.对于气—固相流化床，部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外，多余的气体都以气泡状态通过床层，因此人们把气泡与气泡以外的密相床部分分别称为_______与_______。（泡相、乳相）

12.气—固相反应系统的流化床中的气泡，在其尾部区域，由于压力比近傍稍低，颗粒被卷了进来，形成了局部涡流，这一区域称为_______。（尾涡）

13.气—固相反应系统的流化床中的气泡在上升过程中，当气泡大到其上升速度超过乳相气速时，就有部分气体穿过气泡形成环流，在泡外形成一层所谓的_______。（气泡云）

14.气—固相反应系统的流化床反应器中的气泡，_______和_______总称为气泡晕。（尾涡、气泡云） 15.气—固相反应系统的流化床中，气泡尾涡的体积

UUUVW约为气泡体积

Vb的_______。

（1/3）

和起始流化床高

16.气—固相反应系统的流化床，全部气泡所占床层的体积分率

b可根据流化床高LfLmf来进行计算，

LfLmff计算式为b_______。（）

17.在气—固相反应系统的流化床中设置分布板，其宗旨是使气体_______、_______、_______和_______为宜。（分布均匀、防止积料、结构简单、材料节省）

Lu02doruorNuor0418.在流化床中设计筛孔分布板时，可根据空床气速定出分布板单位截面的开孔数=_______。（

）

19.在流化床中设计筛孔分布板时，通常分布板开孔率应取约_______，以保证一定的压降。（1%）

20.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，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。（传热、控制气泡聚、减少颗粒带出）

21.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。（温度、浓度）

22.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_______作用，从而导致床内产生明显的温度梯度和浓度梯度。（阻滞）

23.气—固相反应系统的流化床反应器中，由于上升气泡的尾涡中夹带着颗粒，它们在途中不断的与周围的颗粒进行着交换，大量的颗粒被夹带上升，这种循环相当剧烈，所以自由床中的颗粒可认为是_______的。（全混） 24.气—固相反应系统的流化床存在着_______、_______、_______及_______四类区域。（气泡区、泡晕区、上流区、回流区）

25.当气流连续通过流化床的床层时，床层内那些带出速度小于操作气速的颗粒将不断被带出去，这种现象称为_______。（场析）

26. 当气流连续通过流化床的床层时，床层内那些带出速度_______操作气速的颗粒将不断被带出去，这种现象称为场析。（小于）

27.如果在流化床反应器的出口处要加二级旋风分离系统作为回收装置时，旋风分离器的第一级入口理应安置在_______处。（分离高度）

28.在流化床反应器中，当达到某一高度以后，能够被重力分离下来的颗粒都以沉积下来，只有带出速度小于操作气速的那些颗粒才会一直被带上去，故在此以上的区域颗粒的含量就近乎恒定了，这一高度称作_______。（分离高度） 29.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为气相为_______，而对乳相则有种种不同的流型。（平推流）

30.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。（气、乳）

31.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅱ级模型中，各参数值均为恒值，不随床高而变，但与气泡的大小_______。（有关）

32.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅱ级模型中，各参数值均为_______，不随床高而变，但与气泡的大小有关。（恒值）

33.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅱ级模型中，各参数值均为恒值，不随_______而变，但与气泡的大小有关。（床高）

34.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅰ级模型中，各参数值均为恒值，不随床高而变，但与气泡的大小_______。（无关）

35.描述流化床的数学模型，按照模型考虑的深度而分的第Ⅲ级模型中，各参数均与气泡的大小_______，而气泡大小则沿

_______而变。（有关、床高） 36.描述流化床的气泡两相模型，以分（

U0的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度UmfU0的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度UmfUU通过，而其余部

U0Umf）则全部以_______的形式通过。（气泡）

通过，而其余部

37.描述流化床的气泡两相模型，以

mf分_______则全部以气泡的形式通过。[（0）]

38.描述流化床的气泡两相模型，气泡相为向上的_______式流动，其中无催化剂粒子，故不起反应，气泡大小均一。（平推）

39.描述流化床的气泡两相模型，反应完全在乳相中进行，乳相流动状况可假设为_______或_______。（全混流、平推流） 40.描述流化床的气泡两相模型，反应完全在_______相中进行，乳相流动状况可假设为全混流或平推流。（乳） 41.描述流化床的气泡两相模型，气泡与乳相间的交换量Q为_______与_______之和。（穿流量q、扩散量） mf42.描述流化床的鼓泡床模型，它相当于0_______时，乳相中气体全部下流的情况，工业上的实际操作大多属于这种情况。（＞6～11）

43.描述流化床的鼓泡床模型，由于气速较大，因此该模型假定__________________________________，_____________________________，这样只需计算气泡中的气体组成便可算出反应的转化率。（床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况）

44.流化床反应器的开发和放大，国内外都有许多成功的经验，但一般都是从_______、_______、_______方面进行考虑和改进的。（催化剂性能、操作条件、床层结构）

45._______是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。（多相反应过程） 46.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。（两个或更多）

47.当前用于描述气—液两相流相间传质的模型有两大类：一是按_______来处理的双膜模型；一是按_______处理模型，如溶质渗透模型和表面更新模型。（稳态扩散、非稳态扩散） 48.当前用于描述气—液两相流相间传质的模型有两大类：一是按稳态扩散来处理的_______；一是按非稳态扩散处理模型，如_______和_______。（双膜模型、溶质渗透模型、表面更新模型）

mf49.流化床反应器中的操作气速0是根据具体情况定的，一般取流化数0在_______范围内。（B） A. 0.1～0.4 B. 1.5～10 C. 10～15 D. 0.4～1.5

U/UUUUU50.流化床反应器中的操作气速0是根据具体情况定的，一般取流化数0t在_______范围内。（A） A. 0.1～0.4 B. 1.5～10 C. 10～15 D. 0.4～1.5

51.在流化床反应器中，气泡的尾涡体积w约为气泡体积b的_______。（B） A. 1/4 B. 1/3 C. 2/3 D. 1/2 52.下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点_______。（C） A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变 C. 参数值与气泡大小无关 D. 参数值与气泡大小有关 53简述聚式流化床的形成？

答：对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为聚式流化床。 54.简述鼓泡床的形成？

答：对于气—固系统的流化床反应器，只有细颗粒床，才有明显的膨胀，待气速达到起始鼓泡速度后才出现气泡；而对粗颗粒系统，则一旦气速超过起始流化速度后，就出现气泡，这些通称为鼓泡床。 55.简述描述流化床的特征流速的定义？ 答：特征流速为起始流化速度和带出速度。

1）当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为起始流化速度。 2）当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为带出速度或终端速度。

56.简述流化床反应器中节涌床的特点？

答：对于气—固系统，床径很小，而床高与床径比较大时，气泡在上升过程中可能聚并增大甚至达到占据整个床层截面的地步，将固体粒子一节节的往上柱塞式的推动，直到某一位置而崩落为止，这种情况为节涌，此时的流化床为节涌床。 57.简述流化床反应器的优点？

答：1）传热效能高，而且床内温度易维持均匀；

2） 大量固体粒子可方便的往来输送，对于催化剂迅速失活而需随时再生的过程来说，能够实现大规模的连续生产。 3） 由于粒子细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。 58.简述流化床反应器的缺点？

答：1）气流状况不均，不少气体以气泡状态经过床层，气—固两相接触不够有效；

UuVV 2）粒子运动基本上是全混式，因此停留时间不一。在以粒子为加工对象时，影响产品质量的均一性，）且粒子的全混造成了气体的部分返混，影响反应速率和造成副反应的增加；

3）粒子的磨损和带出造成催化剂的损失，并要设置旋风分离器等粒子回收系统。 59.简述流化床反应器中操作气速U0是如何选取的？ 答：实用的操作气速U0是根据具体情况选取的。一般

U0/Umf之值（称作流化数）在1.5～10范围的，另外也有按

U0/ut0.1~0.4左右来选取。通常所用的气速为

0.15～0.5m/s左右，对于热效应不大，反应速度慢，催化剂粒度

细，筛分宽，床内无内部构件和要求催化剂的带出量少的情况，宜选用较低气速，反之，则用较高气速。 60.简述气泡的结构及其行为？

答；气泡的顶是呈球形的，尾部略为内凹，在尾部区域，由于压力比近傍稍低，颗粒被卷了进来，形成局部涡流，这一区域称为尾涡。在气泡的上升的途中，不断有一部分颗粒离开这一区域，另一部分颗粒补充进来，这样就把床层下部的颗粒夹带上去而促进了全床颗粒的循环与混合。部分气体可穿过气泡进行物质交换，在泡外形成一环流，称为气泡云。尾涡与气泡云随气泡上升，其中所含粒子浓度与乳相中几乎相同，二者浑然一体，形成气泡晕。

第八章 其他多相反应器

1.双膜模型设想在气—液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气、液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成_______，不存在着传质阻力。（均一）

2.双膜模型设想在气—液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的_______和_______，而把气、液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在着传质阻力。（气膜、液膜）

3.双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成_____________________的叠加，相间传质总阻力等于双膜传质阻力的加和。（串联的稳定的双膜分子扩散过程）

4.双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于_____________________。（双膜传质阻力的加和） 5.将双膜理论应用于气—液相反应过程，根据扩散与反应速率的相对大小的不同，可以把反应分成四类：_______、_______、_______、_______。（极慢反应、慢速反应、快反应、瞬间反应）

6.在进行气—液相反应器设计时同样包括两方面的内容。首先是根据气—液反应系统的动力学特征选择正确的_______，然后结合反应器的特性来确定能满足给定生产任务的_______。（反应器型式、反应器几何尺寸）

7.在进行气—液相反应器设计时同样包括两方面的内容。首先是根据气—液反应系统的_______选择正确的反应器型式，然后结合_______来确定能满足给定生产任务的反应器几何尺寸。（动力学特征、反应器的特性）

8.气—液—固体系的浆态反应器可以通过_______的作用，也可以仅仅借助_______作用使催化剂的固体细粒很好的分散于液体中并形成淤浆状，这两种类型的浆态反应器在工业上均有采用。（机械搅拌、气体的鼓泡） 9.简述流化床反应器的开发和放大时考虑的问题？ 答：主要是通过以下三个方面来考虑：

1）催化剂的性能。催化剂必须具有良好的活性、选择性和稳定性；催化剂的粒度和粒度分布能维持良好的流化质量。 2）操作条件要注意放大效应的影响；

3）床层结构上通过分布板和内部构件两方面来考虑，增加气液的接触面积和有效的传热，维持一定的压降。 10.简述双膜理论？

答：该模型设想在气—液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。 11.简述气—液相反应器的设计所包含的内容？

答：首先是根据气—液反应系统的动力学特征来选择正确的反应器型式，然后结合反应器特性来确定能满足给定生产任务的反应器几何尺寸。

12.简述气—液相反应器型式的选择应考虑的因素？

答：1）气、液的接触方式，即气体和液体在器内的流动模式；

2）相间传质系数GA、LA；

3）气、液流动速率；

4）气—液反应控制区的考虑。

13.以纯液体在悬浮催化剂上的加氢反应为例来说明气—液—固反应的过程？ 答：1）气相中的反应组分（如氢气）通过气膜向气液界面的扩散传质；

2）氢在气液界面上溶解，假定达到平衡，然后通过液膜向液相主体内进行扩散；

3）氢在液相主体内具有均一的浓度，它将进一步通过固体表面上的液膜从液相主体向固体粒子表面扩散；

4）气相反应组分和液相反应组分在固体表面上发生反应； 5）整个反应过程就是按上述步骤依次的进行。

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