60 70 80 ∑
2 1 0 24 23 0.958
3
24 1.0 24 1.0
0.0617 0.00415 0.0294 0.00126
0 0.2525
?c??exp??kt??0.7475 xA?1????c???(2)多级混合槽模型：
?θ21??2?0.245??N2θN?4.081?0.005?33.33??1??4.08??4.08xA?1?1?k???1??N??N?1??0.7556
(3)PFR模型：
??VR?33.33minV0xA0??cA0??20?xA0dxA1xAdxA??rA0.05?01?xA
dxA1?20ln?33.331?xA1?xAxA?0.8111(4)CSTR模型：
????VR?33.33minV0cA0?cAcA0xA20xA???33.33 ?rAf0.05cA0?1?xA??1?xA?xA?0.6250
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。
35
解
??2θt??1满足闭?闭式边界条件2?1?exp??Pe???1??Pe?Pe????t2t2?0.245?试差得Pe?6.9934k?4?0.05?33.33?1??1.3976Pe6.993?Pe?4?exp???2?xA?1??Pe????Pe?2?1???2exp?????1???exp???2??2??6.993?4?1.3976exp??2???1? ?1.3976?6.993???1.3976?6.993?22?1?1.3976?exp????1?1.3976?exp??22?????1?0.2422?0.7578??1?
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) ??E???d?
0?解
(1)对PFR， F(1)=1， E(1)=∞，F(0.8)=0， E(0.8)=0， E(1.2)=0
对CSTR，F????1?e??E????e??F?0.8??1?e?0.8?0.5507E?0.8??e?0.8?0.4494E?1.2??e?1.2?0.3012(2) F?1??1?e?1?0.6321E?1??e?1?0.3679
36
(3)
对任何反应器，F????1F?0??0E????0?F???d???0???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
-4-1
量2×10mol·hr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？ 解
2?10?4mol?hr?1?2?10?4mol?m?3 入口浓度c0?3?11mhr对PFR， ??1??1.2F????1c?2?10?4mol?m?3
对CSTR，
F????1?e???1?e?1.2?0.6988c?2?10?0.6988?1.3976?10mol?m?4?4?3
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。 解
??r?2???r?2?2V0??r?2??1?U?r??Umax?1?????2Uavg?1?????????R????R??πR2?????????R??LπR2L1?t?r????U?r?V0??r?2???r?2?2?1????2?1??????R????R??????dvU?r?2πrdr?U?m?s?1V0,v?m3s?1t?sV0V0
R?m 37
第四章习题
1、 乙炔与氯化氢在HgCl2活性炭催化剂上合成氯乙烯：
C2H2?HCl?C2H3Cl (A)(B)(C)其动力学方程式可有如下几种形式：
k(ppCApB?)(1) r?K(1?Kp
ApA?KBB?KCpC)2(2) r?kKAKBpApB(1?K1?K
ApA)(BpB?KCpC)(3) r?kKApApB1?K
ApA?KBpB(4) r?kKBpApB1?KK
BpB?CpC试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。 解：
A?σ??????Aσ（1）
B?σ??????Bσ
Aσ?Bσ??????Cσ?σ?控制步骤?Cσ??????C?σ 38
???AσA?σ1???1???（2）B?σ2???Bσ2Aσ1?Bσ2???Cσ2?σ1?控制步骤????Cσ2???C?σ2
???A?σ???Aσ??（3）B?σ????BσAσ?B???C?σ?控制步骤????BσB?σ???（4）A?Bσ???Cσ?控制步骤?
???C?σCσ???
2、 在510℃进行异丙苯的催化分解反应：
C6H5CH(CH3)2?C6H6?C3H6
(A)(R)(S)测得总压p与初速度r0的关系如下：
?1 r0/mol?hr?1gcat4.3 6.5
p/kPa
99.
3 265.5
7.1 432.7 7.5 701.2
8.1 1437
如反应属于单活性点的机理，试推导出反应机理式及判断其控制步骤。 解：
（1）设为表面反应控制机理
39