k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一

种含2.8kmolA·m，另一种含1.6kmolA·m。设系统密度不变，当B的转化率为75％时，求每种物料的流量。 解

-3

-3

2.8?1.4kmol?m?321.6cB0??0.8kmol?m?32cB?0.8?1?0.75??0.2kmol?m?3cA0?cR?cS?0.8?0.75?0.6kmol?m?3cA?1.4?0.6?0.8kmol?m?3?rA?7?0.8?0.2?3?0.6?0.6?0.04kmol?m?3min?1

??v?cB0?cB0.8?0.2??15min?rA0.040.12?60?0.48m3hr?115每一股是总物料量的一半：0.48vA?vB??0.24m3hr?12

??，已知c?0.5kmol?m?3,5. 可逆一级液相反应A?A0???PcP0?0；当此反

应在间歇反应器中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转化

率是66.7%，求此反应的动力学方程式。 解

dcA?k1cA?k2cP?k1cA?k2?cA0?cA?dtcA?cA0(1?x)?rA??cP?cA0x?dcAcA0dx??k1cA0?1?x??k2cA0xdtdt

15

dx?k1?(k1?k2)xdtdx?dtk1?(k1?k2)x?t?0,x?0??t?t,x?x

?1k?(k1?k2)xln1?tk1?k2k1K?K?k1cPecA0xex0.667???e??2 k2cAecA0(1?xe)1?xe1?0.667k1?2k2x?0.333t?8??1???1ln?1?1??0.333?????8k1?k2?2?????10.6931ln?0.5???8k1?k2k1?k2?k1?k2?0.08664 ?k/k?212??k1?0.05776min?1??1?k2?0.02888mindc?rA??A?0.05776cA?0.02888cPdt

6. 平行液相反应

A→P rP=1 A→R rR=2cA

2

A→S rS=cA

-3-3

已知cA0=2kmol·m，cAf=0.2kmol·m，求下列反应器中，cP最大为多少? (1) 平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串

-3

联，cA1=1 kmol·m。 解

16

SP?rP11??2rP?rR?rS1?2cA?cA(1?cA)21cA0?cAfFor PFRSp??cA0cAfSPdcAcA0

cP?Sp(cA0?cAf)???cAf1dcA2(1?cA)1111????0.5kmol?m-3(1?cAf)(1?cA0)1?0.21?2For CSTRcP?Sp(cA0?cAf)?(cA0?cAf)?1.25kmol?m-3For two CSTR in SeriescP?(cA0?cA1)SP1?(cA1?cAf)SP211?(1?0.2) (1?1)2(1?0.2)2?0.25?0.56?(2?1)?0.81kmol?m-3

3-1-1

7. 自催化反应A+P→2P的速率方程为：?rA=kcAcP，k=l mkmolmin，原料

-3

组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且cA0+cP0= l kmol·m，出口

-3

流中cP= 0.9 kmol·m，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。 解

11 ?(2?0.2)22(1?cAf)(1?0.2)cA0?1kmol?m31?0.0714xAf?0.914

2?rA?kcAcP?kcA0(1?xA)cA0xA?kcA0(1?xA)xAxAin? 17

For PFR??cA0?dxA1xAfdxA1??xAin??r?kcA0?xAin?1?xA?xAkcA0AxAf?11? ????xAin??dx1?xxAA??xAf?xAf??0.9???????1?xAf?111?0.9????ln?ln?4.76minkcA0?xAin?1?1?0.0714?????1?x??1?0.0714??Ain??For CSTR xAf?xAin10.9?0.0714??cA02???9.2minkcA0?1?xAf?xAf1?1?1?0.9??0.9For CSTR?PFR1d??rA?由于与?rA的极值点相同,令?0，有1?2xA?0，xA1?0.5?rAdxA?1?1x?xAin10.5?0.0714?Af???1.71minkcA0(1?xA1)xA11?1(1?0.5)?0.5cA1?cA0(1?xA1)?0.5kmol?m?3?0.9???1?0.9???2?ln?2.20?0.5????1?0.5????1??2?1.71?2.20?3.91min

For CSTR?分离器d??rA??0,dxAxA1?0.5

??1xAf?xAin10.5?0.0714???1.71minkcA0(1?xA1)xA11?1(1?0.5)?0.5

8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明

当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。 证

18

??cA0?cAf(?rA)f?1??cA0?cA1cA01??kcA1kcA1k?2?cA1?cAfc1?A1?kcAfkcAfkcA1?cA0cAfd(?1??2)?0dcA1cA01??02kcA1kcAf

2cA1?cA0cAf?cA011?cA0?????1??kcA0cAfkk?cAf??1??2VR1?VR2?1??2??cA0cAf11?cA0?????1?? kcAfkk?cAf?

3-13

9. 半衰期为20小时的放射性流体以0.1mhr的流量通过两个串联的40m全

混流反应器后，其放射性衰减了多少？ 解

只有一级反应存在半衰期的概念。首先求反应速率常数：cA?e?ktcA00.5?e?20kk?0.03466hr?1对全混流反应器，??40c??cA0?1?xA??代入数据?第一釜?：?A00.1kcA0?1?xA?第二釜，单釜转化率仍为0.9327。总转化率1??1?0.9327??0.99552cA0?cA?rA

400?xA0.03466?1?xA?xA?0.932710. A进行平行分解反应，其速率式为

-3-1

↗R rR=1 kmol·mmin

-3-1

A →S rS=2cA kmol·mmin

-3-1

↘T rT=cA kmol·mmin

-3

其中R是所要求的目的产物，cA0=1kmol·m。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的cR为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。 解

低浓度操作对生成目的产物R有利，对全混流反应器，可在极低的浓度下操作

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