《化学反应工程》第二版习题
7. 自催化反应A+P→2P的速率方程为：?rA=kcAcP，k=l m3kmol-1min-1，原料
组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且cA0+cP0= l kmol·m-3，出口流中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。
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。
9. 半衰期为20小时的放射性流体以0.1m3hr-1的流量通过两个串联的40m3
全混流反应器后，其放射性衰减了多少？
10. A进行平行分解反应，其速率式为
↗R rR=1 kmol·m-3min-1 A →S rS=2cA kmol·m-3min-1 ↘T rT=cA kmol·mmin
其中R是所要求的目的产物，cA0=1kmol·m-3。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。
11. 在0℃时纯气相组分A在一恒容间歇反应器依以下计量方程反应：A→
2.5P，实验测得如下数据： 2 4 6 8 10 12 14 ∞ 时间/s 0 pA/MPa 0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 0.020 求此反应的动力学方程式。
12. 气相反应A+B=R的动力学方程为(?rA)=k(pApB?pR/KP)，式中
k?3.5?10?8-3
-3-1
??2620?exp??T???12mol?msPa?3?1?2
KP?7.0?10?3560?exp??T??Pa?1
请确定最佳反应温度与转化率之间的关系。
5
《化学反应工程》第二版习题
13. 某液相一级不可逆反应在体积为VR的全混釜中进行，如果将出口物料的
一半进行循环，新鲜物料相应也减少一半，产品物料的转化率和产物生成速率有什么变化？
-3-1
14. 有一自催化反应A→R， 动力学方程为 ?rA=0.001cAcR kmol·ms。 要求
反应在4个0.1m的全混流反应器中进行，反应物初始浓度
cA0=10kmol·m-3，cR0=0，处理量为5.4 m3hr-1。如何排列这4个反应器（串联、并联、或串并联结合）才能获得最大的最终转化率？最大的转化率是多少？
-1-11215. 一级不可逆连串反应A???B???C，k1=0.25hr，k2=0.05hr，进料
kk3
流率V0为1m3hr-1，cA0=1kmol·m-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。
16. 某气相基元反应：
A+2B→P
已知初始浓度之比cA0:cB0=1:3，求
17. 已知常压气相反应
1???2A?BR?S
???k2dxAdt的关系式。
kabrs动力学方程为?rA?k1cAcB?k2cRcS，试用下列三种方式表达动力学方
程：
(1)组分分压；
(2)组分摩尔分率；
(3)组分初始浓度和A的转化率。
18. 高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反应。在平推流反应器中101.3kPa
下627.2K时等温分解。已知k=1.7m3kmol-1s-1，处理气量为120m3hr-1（标
准状态），使NO2分解70%。当(1)不考虑体积变化；(2)考虑体积变化时，
6
《化学反应工程》第二版习题
求反应器的体积。
19. 均相气相反应A→3P，服从二级反应动力学。在0.5MPa、350℃和
V0=4mhr下，采用—个25mm内径，长2m的实验反应器，能获得60％
3-1
转化率。设计一个工业平推流反应器，当处理量为320mhr，进料中含50%A，50%惰性物料时，在2.5MPa和350℃下反应，为获得80%的转化率．求需用25mm内径，长2m的管子多少根?这些管子应并联还是串联？
2
20. 有一气相分解反应，其化学反应式为A→R+S，反应速率方程为?rA=kcA，
反应温度为500℃。这时测得的反应速率常数为k=0.25m3kmol-1s-1。反应
在内径为25mm、长为1m的管式反应器中进行，器内压强维持在101.3kPa（绝），进料中仅含组分A，当其转化率为20%，空间速度为45hr-1（反应条件下的计算值）。试求反应条件下的平均停留时间和空间时间。
3
-1
7
《化学反应工程》第二版习题
第三章习题
1． 有一有效容积VR=1m，送入液体的流量为1.8mhr的反应器，现用脉冲
示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为： t/min 0 10 20 30 40 50 60
-3
c/kg·m 0 3 6 5 4 3 2 求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?t2
2． 对某一反应器用阶跃法测得出口处不同时间的示踪剂质量浓度变化关系
为：
t/min c/kg·m-3
0
0
2 4 6 0.05 0.11 0.2
8 10 12 14 16 0.31 0.43 0.48 0.50 0.50
233-1
70 1 80 0 求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?t
3． 请将习题一中停留时间分布规律用对比时间θ作变量，求F(θ)，E(θ)，?，
?θ。
2
4． 应用习题一的反应器，进行A+B→D反应，已知cA0=cB0=20mol·m-3，动力
学方程为?rA=0.005cAcB mol·m-3min-1，请用凝集流模型计算反应器出口物
料中A组分的转化率，并求cA，cB，cD值。
本题若用PFR及CSTR模型计算时，物料出口中A组分的转化率是多少?
5． 在习题一的反应器中进行A→D反应，已知cA0=25mol·m-3，动力学方程为
?rA=0.05cA mol·m-3min-1，请分别用：
(1)凝集流模型； (2)多级混合槽模型； (3)平推流模型； (4)全混流模型。
8
《化学反应工程》第二版习题
计算出口物料中A组分的转化率。
6． 用习题5的条件，采用轴向扩散模型，计算其Pe值与出口物料中A组分
的转化率。
7． 设E(θ)、F(θ)分别为某流动反应器的停留时间分布密度函数和停留时间分
布函数，θ为对比时间。
(1) 若反应器为PFR，试求：
(a) F(1)，(b) E(1)，(c) F(0.8)，(d) E(0.8)，(e) E(1.2) (2) 若反应器为CSTR，试求：
(a) F(1)，(b) E(1)，(c) F(0.8)，(d) E(0.8)，(e) E(1.2) (3) 若反应器为一非理想流动反应器，试求 (a)F(∞)，(b) F(0)，(c) E(∞)，(d)
??0F???d?，(e)
??0?E???d?
3-13
8． 液体以1mhr的流量通过1m的反应器。定常态时用惰性示踪物以恒定流
量2×10-4mol·hr-1送入反应器（可以忽略示踪物流对流动的影响）。若反应
器分别为PFR或CSTR，求示踪物料加入后1.2hr时，反应器出口物流中示踪物的浓度为多少？
9． 请推导层流流动系统的物料停留时间分布密度函数和停留时间分布函数。
9