Q0 2.78 105 8.314 103 945/ 101325 2.16 106 m 3 / s Vr 1m 3 5 4 . 63 10 s 6 3 Q0 2.16 10 m / s
uL (1) : Pe 10 Da 1 4k 2 (1 ) 1.24 Pe C PH3 4 0.59 Pe Pe ( (1 )) ( (1 )) (C PH3 ) 0 2 2 2 (1 ) e (1 ) e 2
第四章
作业评讲
用脉冲输入法在反应器进口流体中加入KMnO4示踪剂溶液。 从加入示踪剂开始，测的出口液体中的KMnO4溶液浓度列 于下表。
t（s） C(t)(g/l) 0 0 300 2 600 6 900 12 1200 12 1500 10 1800 5 2100 2 2400 2700 3000 1 0.5 0

E (t )
Qc(t ) m
c(t )
0
c(t )dt c(t )t
t 0

c(t )

F(t ) E(t )dt E(t )t
0 0
t

t tE(t )dt
0

tc(t )dt tc(t )t
0


c(t )dt
0
t 0
0
0.039604 0.158416 0.39604 0.633663 0.831683 0.930693 0.970297 0.990099 1 1
0
11.88119 71.28713 213.8614 285.1485 297.0297 178.2178 83.16832 47.52475 26.73267 0
c(t )t
t 0
tE (t )t
t 0


t E(t )dt t
2 t 2 2 0

t c(t )dt
2 0
t
2
2 t c(t )t t 0

c(t )dt
0
c(t )t
t 0
t t 2 E (t )t t 2
0
3564.356 42772.28 192475.2 342178.2 445544.6 320792.1 174653.5 114059.4 72178.22 0
∑
50.5
—
t
—
1

—
1214.851

1708218
E (t )
c(t )
c(t )t
t 0

F(t ) E(t )t
（1）试绘出F(t)和E(t)的曲线； （2）计算平均停留时间； （3）若反应器中的流动可以用轴向扩散模型描述。计算Pe数值。 解：依据题意，已知脉冲输入法的响应曲线，求平均停留时间， F(t)， E(t) 及非理想流动模型参数Pe
Qc(t ) E (t ) m
t
m Qc(t )dt
0
2
12.7
2
2 2 2 (1 e Pe ) Pe Pe
4.3磷化氢在高温下分解为一级不可逆反应： 4PH3 ( g ) P4 ( g ) 6H2 ( g ), r kcPH3 已知945K下k=2.92*10-6s-1,PH3初始浓度为400mol/m3。分解 在945K下等温进行。进气流量Q0=2.78*10-5mol/s(操作状态 计）。反应器容积VR=1m3.试求： （1）若流动可用轴向扩散模型描述，Da/uL=0.1。试求出口 气体中PH3的浓度； （2）若流动可以N=3的多釜串联模型描述，其他条件相同， 试求出口气体中PH3的浓度。 解：已知非理想流动模型参数，求出口浓度
t /s
tE (t ) t 1214 .85s E (t )
2 t E (t ) 2 2 t t 232357 .3 2.32 105 E (t )
t /s
2
Pe
t2
t
2
2
0.157439
1 0.078 0.01 Pe
Pe 11.61
0
2 6 12 12 10 5 2 1 0.5 0
0
0.000132013 0.000396040 0.000792079 0.000792079 0.000660066 0.000330033 0.000132013 0.000066007 0.000033003 0.000000000
0
0.039604 0.118812 0.237624 0.237624 0.19802 0.09901 0.039604 0.019802 0.009901 0
CPH3 0.59 400mol/ m3 236mol/ m3
1 (2)已知 k 2.92 10 s , N 3, 4.65 10 5 s 3
6 1
1 (1 k ) 1 x AN
N
x AN 0.6724
CPH3 400mol/ m3 (1 0.6724 ) 131.04mol/ m3
0
t tE (t )t
t 0
t 2 E (t )t t 2
2 t t 0
0.0008 0.0006 0.0004 0.0002
1.0 0.8
E(t)
F(t)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0.6 0.4 0.2
0.0000
0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
2 t 0

t（ s）
C(t)(g/ l)
△t(s)
0
300 300 300 300 300 300 300 300 300 300
E(t)(s-1)
E(t)△t
F（t）
tE(t)△t(s)
t2E(t)△t(s2)
0
300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700