49. 现有一有效容积为0.75m 3的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m 2的冷却盘管。

欲利用改反应器来进行A →R 的一级不可逆的液相反应，其速率常数)(9.5525exp 100788.119-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯=h T k ，反应热molA J H r /20921)(=∆-，原料液中A 的浓度l mol C A /2.00=，但不含反应产物R 。

此原料液的密度ρ=1050g/l ；定压比热929.2=P C （J/g ·℃）。

要求原料液的进料流率为h m v /33=，反应器出口的反应液中l mol C A /04.0=。

总传热系数U=209.2（KJ/m 2·h ·℃）。

所用的冷却介质的温度为25℃。

试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T 0。

解： 50.(CH3CO)2 (A) + H 2O(B)2CH 3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度25℃，k=0.1556min -1，采用三个等体积的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为1800 cm 3，求使乙酸酐的总转化率为60%时，进料速度0v 。

解：51.串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，,9.0,10),(92.0301===-A x h m h k γ试计算N 为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。

解：52.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=0.92h -1，原料液的进料速度0v =10m 3/h ，要求最终转化率=A x 0.9，试求V 1、V 2和总容积V 。

解：对于一级不可逆反应应有21010111)1(1)1(1)1(A A A A A A A x kC x kC x x r -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=∂-∂代入⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡----=∂-∂+-i A i A i A iA iA iA r r x x x r ,1,1,,,,111)1(得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=-)1(1)1(11)1(1102001210A A A A A A A A x kC x kC x x x kC整理得 022121=+-A A A x x x∵9.02=A x ， ∴6838.01=A x ∴)(35.2)6838.01(92.06838.0)1(111h x k x A A =-=-=τ)(5.233101m v V ==τ)(35.2)9.01(92.06838.09.0)1(2122h x k x x A A A =--=--=τ)(5.233202m v V ==τ总容积)(47321m V V V =+=53. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下,10,30.2),(92.03030113h m v m kmol C h kmol m k A ===--要求出口x A =0.9，计算该操作最优容积比)(21V V 和总容积V 。

解：31202120111)1(2])1(1[)1(A A A A A A A x kC x kC x x r -=-∂∂=∂-∂代入]11[1)1(1,2,0,1,1,1,A A A A A A r r x x x r ----=∂-∂ ])1(1)1(1[1)1(221,2021,201,31,20A A A A A A A x kC x kC x x kC ---=-741.0099.001.33112131==-+-A A A A x x x x∴hx kC x x A A A A 22.5)741.01(3.292.1741.0)1(2210011=-⨯⨯=--=τhx kC x x A A A A 51.7)9.01(3.292.0741.09.0)1(2220122=-⨯⨯-=--=τ695.051.722.52121===ττV V总容积021v V V V ⨯=+=τ ∴ 33.127)22.551.7(10m V =+⨯= 54. 应用管径为D=12.6cm 的管式反应器来进行一级不可逆的气体A 的热分解反应，其计量方程为A=R+S ；速率方程为A A kC r =-；而k=7.8×109exp[-19220/T](s -1),原料为纯气体A,反应压力P=5atm 下恒压反应,T=5000C 。

=A x 0.9,0A F =1.55kmol/h,求所需反应器的管长L,停留时间t ，空时τ（理想气体）。

解：反应气体的进料体积流速为：)/(66.195773082.055.1300h m P RT F v A =⨯⨯==反应流体在管内的体积流速为：P RT x y F P FRTv A A A /)1(00δ+==此处：00A F F =（纯气体）；0.10=A y ，1112=-=A δ，PRT C A =01∴00/)1(A A A C x Fv +=而)1()1()1()1(0000A A A A A A A A A A x C x x F C x F v F C +-=+-==⎰-+==A x A AA x dx x k v V 00)1()1(1τ∴)(0083.0)(88.29]11ln2[1h s x x kA A==--=τ)(0.13)126.0(14.388.291046.544423202m D v D VL =⨯⨯⨯⨯===πτπ)(57.1811ln 1110s x k x dx k t Ax A A A =-=-=⎰55.液相原料中反应物A 进入平推流反应器中进行RA →2的反应，已知sl mol C r l V l mol C A A A ⋅=-==2005.0,2,1。

求：1）当出口浓度lmol CA5.0=时的进料流0v 。

2)当进料流量min5.00l v=时出口浓度Af C 。

解： 56. 自催化反应 A + R → 2R ，其速率方程为：R A A C kC r =-，在70℃下等温地进行此反应，在此温度下k=1.512 m 3/kmol ·h ；其它数据如下：=0A C 0.99 kmol/m 3；=0R C 0.01 kmol/m 3；=0v 10 m 3/h ；要求反应的转化率=A x 0.99。

试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积；2）在平推流反应器中反应所需的容积。

解： 令0101.099.001.000===A R C C a)1(0A A A x C C -= )(000A A A A R R x a C x C C C +=+=∴ ))(1(20A A A A x a x kC r +-=- 1）全混流反应器所需的容积)(661)99.00101.0)(99.01(99.0512.199.010))(1(300m x a x kC x v V A A A A =+-⨯⨯=+-=2）平推流反应器所需的容积AA A x A x A A AA dx x a x a kC v x a x dx kC v V AA⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-+=+-=⎰⎰11111))(1(0[]0001.1ln 100ln 0101.199.0512.110ln 11ln )1(00+⨯⨯=⎭⎬⎫⎩⎨⎧++-+=a x a x a kC v V A A A)(8.603m V =57. (A) (P) (S)66H C −→−k 1Cl H C 56−→−k 3246Cl H C反应速度A A C k dt dC 1=-；P A PC k C k dt dC 21-=，在恒温恒容下求(a)平推流(b)全混流,求PS ，其中)(0.111-=h k ,),(1),(5.0012h v V h k ===-τ000==S P C C ,l mol C A /10=。

解:(a)l mol k C C A A /368.0]exp[10=-=τ2101k k C k C A P -=(ττ12k k e e ---)=5.011-()0.15.0---e e =0.477mol/τ)477.0368.0(1)(0+-=+-=P A A S C C C C =0.155mol/lSPP C C S =∴=155.0477.0=3.08(b))(00A A C C v - =V C K A 1τ101k C C A A +=∴=101K C A + (τ11k K =))(210P A P C k C k V C v -=∴ττ211k C k C A P +==()()τττ210111k k C k A ++AC =0.5mol/l P C =0.333mol/lS C =0.167mol/lSP P C C S ==2.058. (A) (P) (S)66H C −→−k 1Cl H C 56−→−k 3246Cl H C反应速度A A C k dt dC 1=-；P A PC k C k dt dC 21-=，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器内进行这一反应时,求目的产物P 的选择性PS ，其中)(0.111-=h k ,),(1),(5.0012h v V h k ===-τ000==S P C C ,l mol C A /10=。

解：等容积釜串联应有21τττ+= h 5.02/121===τττ对第二个全混流反应器作物料衡算221210)(V C k C C V A A A =-∴21121τk C C A A +==210)1(K C A + 5.021111===ττk k K对于P:)()(22212210P A A A C k C k V C C V +=-∴)1()1(221012K K C K C A P ++=+22101)1)(1(K K C K A ++ 25.0222==τk K22)5.01(1+=A C =0.444mol/l)25.01()5.01(5.022++=P C +2)25.01)(5.01(5.0++∴2S C =1-(0.444+0.391)=0.165mol/l22S P C C =165.0391.0=2.3759.醋酸甲酯的水解反应如下：CH 3COOCH 3 + H 2O →CH 3COOH +CH 3OH ，产物CH 3COOH 在反应中起催化剂的作用，已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度积成正比。

（1）在间歇反应器中进行上述反应。

醋酸甲酯和醋酸的初始浓度分别为500和50mol/m 3。