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化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案

化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案 篇一:化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章 华东版 3-1 解:cA0kt?xA1?xA ?1把数据代入得cA0k?0.2min 当xA=0.75时解得t=15min 所以,增加的时间为15-5=10min 3-2 解:?1?xA?1?nn?1?1??n?1?cA0kt (式A) 把xA=0.75和t=10min代入解得cA0k?0.1 再把t=30min代入(式A)解得xA=1.25 所以,转化率应为1 3-3 解:设反应动力学方程为:? 则?1?xA?1?nn?1dcAn ?kcAdtn?1?1??n?1?cA0kt,且cA0=1 ?1?0.8??1??n?1?k8因此有 1?n?1?0.9??1??n?1?k18 解得:n=2;k=0.5L/mol·min 3-4 1)计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0(注意进料中水的浓度cS0不为0)。 2)列出当酸的转化率为xA时,各组分浓度的表示式: -11?n cA?cA0?1?xA? cB?cB0?cA0xA cR?cA0xA cS?cS0?cA0xA 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式,整理得 dxA2 ??7.93?10?6?10.2?20.1xA?2.58xA?dt 4)计算转化率达35%所需的时间为 t??0.35 0dxA ?627.93?1010.2?20.1xA?2.58xA上述积分可查积分表用公式计算,也可用MATLAB语言的quad解算子计算,结果为 t?7153s?2h 5)计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数,再计算每m3反应体积每天的生产量,然后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 VR=51.9m3 3-5 1)设酯的平衡转化率为xAe,将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得: 21.1512xAe?0.219 1.1511?xAe48.76?1.151xAe化简整理上述方程并求解得 xAe?90.8% 2)此题解法与3-4中的步骤2~4相同,答案为t=276min 3)此时各组分的浓度为 酯:0.207mol/L;水:47.816 mol/L;醇、酸:0.910 mol/L; 反应物系的组成为 酯:0.414%;水:95.80%;醇、酸:1.82%; 3-6 对可逆放热反应,当反应温度过低时,因反应速率过低转化率偏低,当反应温度过高时,转化率又会受化学平衡的限制。所以,对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。对本题此最优反应温度可用解析法求解。 1) 列出反应器的物料衡算方程 qV?cA0?cA??VR??rA? 将反应动力学方程代入,整理后可得 xA?k?T??1???k?T??k??T???? 式(A) 2) 对上式求导,并令导数为零 ?dkdk??dk???1??k?k?????k??????dTdTdTdxA?? ?2dT?1??k?k?????? dkkE将上式展开,并将代入,化简后可得 ?2dTRT ???E2E1?ln?? RT?k20?E2?E1? 于是Topt??E2 ??E1Rln??k?E?E2021????12405 ?325K 10000??ln??15?5.254?10?2405?30? 3)计算最优反应温度下的转化率。将T=325K代入式(A)xA?k?T?? 1???k?T??k?T??????6.92?10e?1??6.92?1012e?10000?32512?10000325?3012405?325?30?5.254?1015e???30? =63.5% 3-7 解:依题意知,反应时间相同的情况下,虽然初始浓度不同,但转化率都相同,因此该反应应为一级反应。所以: t?11 lnk1?xA 把数据代入解得:k=0.00656min-1 3-8 3-11 dA?kAS dt dA依题意知:??kA?0.7?A? dt解:? dx因为:?2??C ax?bx?c? 合并同类项并定积分得:11.3?1.4ln?2.4k?293K?0.71.3 11.24?1.4ln?0.434k?310K?0.71.24 ?E RT ?根据阿累尼乌斯公式:k?k0e 可解得E≈66KJ 3-12 dcA 解:?k1cA Bk2cB化简得: 积分得: dcAdcBk1? cAcBk2 3-13篇二:化学反应工程原理第二版(华东理工大学版)第三章答案 解:cA0kt? xA1?xA 把数据代入得cA0k?0.2min?1 当xA=0.75时解得t=15min 所以,增加的时间为15-5=10min 3-2 解:?1?xA? 1?n ?1??n?1?cA0kt (式A) n?1 n?1 把xA=0.75和t=10min代入解得cAk?0.1 0 再把t=30min代入(式A)解得xA=1.25 所以,转化率应为1 3-3 解:设反应动力学方程为:?则?1?xA?因此有 1?n n?1 dcAdt ?kcA n ?1??n?1?cA0kt,且cA0=1 1?n ?1?0.8??1??n?1?k8?1??n?1?k18 ?1?0.9? 1?n 解得:n=2;k=0.5L/mol·min-1 3-4 1)计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0(注意进料中水的浓度cS0不为0)。 2)列出当酸的转化率为xA时,各组分浓度的表示式: cA?cA0?1?xA?cB?cB0?cA0xAcR?cA0xA cS?cS0?cA0xA 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式,整理得 dxAdt ??7.93?10 ?6 ?10.2?20.1x dxA A ?2.58xA? 2 4)计算转化率达35%所需的时间为 t? ? 0.350 7.93?10 ?6 ?10.2?20.1x A ?2.58x 2A ? 上述积分可查积分表用公式计算,也可用MATLAB语言的quad解算子计算,结果为 t?7153s?2h 5)计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数,再计算每m3反应体积每天的生产量,然后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 VR=51.9m31)设酯的平衡转化率为xAe,将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得: 1.151xAe 1.151?1?xAe??48.76?1.151xAe? 2 2 ?0.219 化简整理上述方程并求解得 xAe?90.8% 2)此题解法与3-4中的步骤2~4相同,答案为t=276min 3)此时各组分的浓度为 酯:0.207mol/L;水:47.816 mol/L;醇、酸:0.910 mol/L; 反应物系的组成为 酯:0.414%;水:95.80%;醇、酸:1.82%; 3-6 对可逆放热反应,当反应温度过低时,因反应速率过低转化率偏低,当反应温度过高时,转化率又会受化学平衡的限制。所以,对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。对本题此最优反应温度可用解析法求解。 1) 列出反应器的物料衡算方程 qV?cA0?cA??VR??rA? 将反应动力学方程代入,整理后可得 xA? k?T?? ? ?1???k?T??k?T??? 式(A) 2) 对上式求导,并令导数为零 dxAdT ? ?dkdk? ?1??k?k?????k???????dTdT??dT dk ? ?1??k?k??? ??dkkE ?将上式展开,并将代入,化简后可得 2 dTRT ? ? 2 ? ??E1 ?ln?? RT?k20??E2?E1??E2 于是Topt?? E2 ??E1 Rln?? k?E?E??21??20 ?? 12405 10000?? ln??15 ?5.254?10?2405?30? ?325K 3)计算最优反应温度下的转化率。将T=325K代入式(A) k?T?? ? 1??kT?k???T????? xA? ? 6.92?10e 12 ? 10000325 ?30 ? ??30? 1000012405???1215 1??6.92?10e325?30?5.254?10e325 ? =63.5% 3-7 解:依题意知,反应时间相同的情况下,虽然初始浓度不同,但转化率都相同,因此该反应应为一级反应。所以: t? 1kln 11?xA -1 把数据代入解得:k=0.00656min 3-8 3-11 解:? dAdt ?kAS dAdt ?kA?0.7?A? 依题意知:? 因为:? dxax?bx?c 2 ? ?C ? 10.710.7 lnln ?E 1.3?1.41.31.24?1.41.24 ?2.4k?293K? 合并同类项并定积分得: ? ?0.434k?310K? 根据阿累尼乌斯公式:k?k0eRT 可解得E≈66KJ 3-12 dcA 解: ?k1cA dcBk2cB dt 化简得:积分得: dcAcA ? dcBk1cBk2 3-13篇三:化学反应工程原理(华东理工大学版)第六章答案 华理版 6-1 解:t?100?10min 10 F?t??1?e?t/ 所以,停留时间为0~1min的分率为 F?1??1?e?1/10 停留时间为2~10min的分率为 F?10??F?2???e?10/10?e?2/10 停留时间大于30min的分率为 1?F?30??e?30/10 6-2 解:将数据绘成f(t) ~t图 从曲线形状可知,该反应系统接近于PFR和CSTR的组合模型,当t<1min时,反应器出口响应为0,说明此为平推流,设Vp为PFR总分的体积,则 Vp v0?1.0 Vp?1.0v0?1.0?50?50L 当t>1min时,曲线形状呈指数衰减,如将t=1min以后的数据按lnf(t) ~t作图,可得一直线,直线的斜率为1,即为全混流总分的平均停留时间,所以全混流部分容积Vm为 Vm=1.0×50=50L 所以该反应器系统模型为PFR与CSTR串联,容积Vp、Vm各为50L,相应停留时间均为1min。6-3 c?解:CSTR中均相二级反应=?=0.435 c00即转化率为0.565 ?1c1??ec0k?ei?CSTR中固相二级反应:

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