De?DK?P0.46?0.00523??8.02?10?4cm2s?1?3De(??HR)cAS?Tmax??TS??e?8.02?10?4?1.6?105?1.35?10?5???4.812K3.6?10?4温差不大,按等温计算有效因子
?S?R3kV0.5?0.1766.33??2.606?4De38.02?10?1?e3?2.606?e?3?2.6061?????3?2.606?3?2.606?2.606?e?e3?2.606??1?2485?0.0004021????2.606?2485?0.0004027.818??0.3346?
8. 实验室中欲测取某气固相催化反应动力学，该动力学方程包括本征动力学
与宏观动力学方程，试问如何进行？ 答
第一步必须确定消除内、外扩散的颗粒粒度及气流速度和装置；第二步测定本征动力学；第三步在循环反应器中测定原颗粒的宏观动力学。
9. 什么是宏观反应速率的定义式？什么是宏观反应速率的计算式？两者有
何异同？ 答
定义式??RA??r?dV????dV0AVS0SVSS 计算式 ?RA=η (?rAS)
两者都反映了宏观反应速率与本征反应速率之间的关系。颗粒内实际反应速率受颗粒内浓度、温度分布影响，用定义式是难于计算的。计算式将过程概括为颗粒表面反应速率与效率因子的关系，而效率因子通过颗粒内扩散及浓度、温度分布的规律是可以计算的，从而得到总体颗粒的宏观速率。
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第六章习题
1. 在一总长为4m的填充床中，气体以2500kg·mhr的质量流率通过床层。
床层体安装直径为3mm的球形催化剂颗粒，空隙率为0.45，气体密度为
-3-5-1-1
2.9kg·m，其粘度为1.8╳10kg·ms。求床层的压降。 解
-2
-1
2500du?3600?210 Rem?Smg??5?g?1??B?1.8?10?1?0.45?3?10?3?Ergun方程
2?g?1??B??150?um??p???1.75L3?Re?d?B?m?S ?2500????2.9?1?0.45??4?3296Pa150??3600?2.9??p???1.75??3?10?30.453?210?2
2. 不可逆反应2A+B→R，若按均相反应进行，其动力学方程为：
-32-1-1
?rA=3.8×10pApB mol·Lhr
在催化剂存在下，其动力学方程为：
210?2pApB?rA?256.3?22.1pA?3.64pR?1 mol?hr?1gcat若反应在101.33kPa下恒温操作，进料组分中pA=5.07kPa，pB=96.26kPa，
-3
催化剂的堆积密度为0.6g·cm。试求在一维拟均相反应气中为保证出口气体中A的转化率为93%，两种反应器所需的容积比。（式中，p的单位为kPa） 解
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?A?1?1?2??12p?1?xA?pA?A0?1??AxA?p?0.5pA0xApB?B0?1??AxA?pR?0.5pA0xA?1??AxA??A?yA0?A??0.05pA?5.07?1?xA?101.4?1?xA???1?0.05xA??20?xA?96.26?0.5?5.07xA50.7?38?xA?pB???1?0.05xA??20?xA?pR?0.5?5.07xAxA?0.1267?1?0.05xA??20?xA?
均相反应
0.93dxVRA??0FA0?rA?101.4?1?xA??2?rA?3.8?10?3pApB?3.8?10?3????20?x???A???1980.92?50.7?38?xA?????20?x???A???1?xA??38?xA??20?xA?323
0.93dx0.93?20?x?dx0.93VR?4AAA??5.048?10??f?xA?dxA0FA0?0?rA?1?xA?2?38?xA??0数值积分（辛普生法）
xAf?xA?0.60.70.80.91220.22141.54756.618781.30210.50.1256.70.2320.90.3413.90.4556.30.5790.90.9123156.70.9228621.10.9338180.0
?0.90f?xA?dx?0.1?210.5?18781.3?4??256.7?413.9?790.9?2141.5??????1570.4????3?2?320.9?556.3?1220.2?4756.6? 57
?0.930.9f?xA?dx?0.013?18781.3?38180.0?4?23156.7?2?28621.1??689.4VR??0.93dxA?5.048?10?40.93?20?xA?3
dxAFA00?rA?0?1?x2A??38?xA??5.048?10?4?1570.4?689.4??1.1408m3hr?kmol?1催化反应
W0.93dxAF?A0?0?rA10?22?rpApBA?56.3?22.1p2A?3.64pR210?2?????101.4?1?xA????50.7?38?xA???rA???20?xA??????20?xA????56.3?22.1???101.4?1?x2A?????20?x?3.64??50.7xA?A??????20?xA????10?2?521295???2????1?xA20?x???38?xA???A??20?xA???256.3?227231???1?xA??20?xA???184.5x?A20?xA?W0.93dxAF?100A0?0?rA??2?56.3?227231??1?xA????0.93????20?xA??184.5x?A??20?x?20?x?3A??A?05212.95?1?x2dxAA??38?xA???0.930g?xA?dxA 58
xA00.10.20.30.40.50.90g?xA?25.2425.7326.4327.4929.1631.95A0.60.70.80.90.910.920.9337.1648.4280.95256.82311.86388.82501.09?g?x?dx?0.1?25.24?256.82?4??25.73?27.49?31.95?2141.5???????38.79??2?26.43?29.16?37.16?80.953???0.93??0.9g?xA?dx?0.01?256.82?501.09?4?311.86?2?388.82??9.2830.930g?xA?dxkgcathr?kmol?1m3hr?kmol?148.07?0.08011600?38.79?9.28?48.07?VR?catFA0?VR1.1408??14.24?VR?cat0.08011
3. 在铝催化剂上进行乙腈的合成反应
C2H2+NH3→CH3CN+H2+92.14kJ (A) (B) (R) (S)
设原料气的体积比为C2H2:NH3:H2=1:2.2:1。采用三段绝热式反应器，段间间接冷却，使各段出口温度均为550℃，每段入口温度也相同，其反应动力学方程可近似表示为：
??7960??rA?3.08?104exp???1?xA?T??-1-1
?1kmol?hr?1gcat
流体的平均热容CP=128J·molK。若要求乙腈的转化率为92%，且日产乙
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