（3）空管速率（按入口状态计）；

（4）空间速度（分别按入口状态和标准状态计算）； （5）空间时间（分别按入口状态和标准状态计算）。

4. 乙醇在装有氧化铝催化剂的固定床反应器中脱水，生成乙烯： C2H5OH → C2H4 + H2

测得每次投料0.50kg乙醇，可得0.26kg乙烯，剩余0.03kg乙醇未反应。求乙醇转化率、乙烯的产率和选择性。

5. 对气相反应 A → B＋C，若在一定温度下，总压为202.6kPa，且进料中只有A。试求当反应进行到A的转化率为xA时各组分的分压。

6. 某气相一级反应A →3R在间歇搅拌釜中进行，在反应条件下，反应速度常数k=8.33×10-3s-1。初始条件为纯A，总压为101325Pa。问1min后反应器总压为多少？

7. 在间歇操作搅拌釜中用醋酸和丁醇反应生产醋酸丁酯，反应式为：

24?? CH3COOC4H9 + H2O CH3COOH + C4H9OH ??HSO （A） (B) （R） （S）

已知反应在100℃下进行，动力学方程为 (-rA)=2.9?10-7cA2mol·m-3·s-1。反应物配比为丁醇: 醋酸 ＝ 4.972 : 1（摩尔比），每天生产醋酸丁酯2400kg（忽略分离损失），辅助生产时间为30min，混合物的密度视为常数。等于750kg·m-3，试求当醋酸的转化率为50％时所需反应器的体积大小（装料系数取0.7）。

8. 用H2SO4作催化剂，把过氧化氢异丙苯（称CHP）分解成苯酚和丙酮是一级反应，今在一等温间歇反应罐中进行反应，当反应经历30S时，取样分析CHP的转化率为90％，试问若转化率达到99％还需多少时间？

CH3CCH3OOHH2SO455 COOHO+H3CCCH3

9. 在间歇搅拌釜式反应器中进行醋酐水解反应，其化学方式式为：

(CH3CO)2O + H2O = 2CH3COOH A B P

醋酐的起始浓度CA,0=0.3kmol·m-3。由于水大大过量，该反应可视为一级反应，其动力学方程式为：rA= kCA

当反应在313K恒温下进行时，k = 22.8h-1。若该反应器的反应体积为2.0m3，装卸料辅助时间按0.5h计，试以最大平均产量为优化目标，确定醋酐的最佳转化率和物料的最大日处理量。

10. 根据习题7所给的反应条件和产量试计算活塞流反应器的有效体积VR=?与间歇操作搅拌反应器比较说明了什么？

11. 高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反应，在活塞流反应器中，101.3kPa和627.2K下等温分解。已知k = 1.7m3·(kmol·s)-1，处理量为120m3·h-1（标态），使NO2分解率为70％。求：

（1）当不考虑体积变化时反应器的体积； （2）考虑体积变化时，反应器的体积。

12. 气相反应A → 3R，在215℃反应，动力学方程为rA = 10CA0.5mol·(m3·s)-1，原料气中有50%A和50％惰性气体。其中CA0=62.5mol·m-3, 求转化率为80％时，物料通过平推流反应器所需的时间。

13. 某气相一级分解反应A → 3P，在等温活塞流反应器中进行，加入原料含A50%，含惰性物料50%，物料流过反应器的时间为10min，系统出口体积流量变为原来的1.5倍。求此时A的转化率及该反应在实验条件下的反应速率常数。

14. 根据习题7给出的反应条件和产量，用连续反应釜生产醋酸丁酯，试计算反应釜的有效容积。并根据题7、题10和本题计算结果，试比较在相同操作条件下，所需三种反应器体积大小顺序。

15. 有一液相反应， A＋B

S＋R k1 = 7m3·(kmol·min)-1， k2 = 3m3·(kmol·min)-1

在容积为0.12m3的连续搅拌釜中进行，两种原料液分别以相同的体积导入反应釜中，其中一种原料液含A: 2.8kmol·m-3，另一种含B: 1.6kmol·m-3，当欲使反应物B的转化率为75％时，试求各原料液加入反应器的流量应为若干？假定反应时反应体积不变。

16. 在全混流反应器中进行等温反应A→B，测得反应速率(-rA)与CA的关系如下： cA,f(kmol·m-3) (-rA) (kmol·m-3·min-1) 1 1 2 2 3 3 4 4 5 4.7 6 4.9 8 5 10 5 （1）若要达到xA,f = 80％，反应器体积为0.25m3，CA,0=10kmol·m-3，求进料体积流量。 （2）若要达到xA,f = 80％，CA,0=15kmol·m-3， qV,0=1m3·min1，求反应器体积。

（3）若反应器体积为3m3，qV,0=1m3·min-1，CA,0=8kmol·m-3，求反应器出口反应物A的浓度。

17. 过氧化氢异丙苯（CHP）在硫酸催化作用下，发生如下反应：

CH3CCH3OOHH2SO455 COOHO+H3CCCH3

该反应为一级反应，已知在反应温度55℃时的反应速度常数 k = 0.23s-1, 若要求转化率达90％，试计算：

（1）目处理189m3 CHP，所需单个全混流反应器的体积；

（2）如果操作条件和转化率都不变，反应釜改为两个等体积釜串联，则反应器的总体积是多少？

18. 根据习题7给出的反应条件与产量，用二级串联反应釜产生产CH3COOC4H9。已知第一级反应釜HAc的转化率为35％，第二级反应釜HAc转化率为50％，计算反应釜的有效容积。

19. 已知某均相反应，(-rA)= kCA2, 式中k = 0.0174m3·(kmol·min)-1, 假定? ＝ const, 其值为750kg·m-3, 加料速率为7.14×10-3m3·min-1，CA0＝7.14kmol·m-3，反应在等温下进行，试计算下列方案中反应转化率各为多少？

（1）串联两个0.25m3的CSTR； （2）串联两个0.25m3的PFR；

（3）一个0.25m3的PFR，后串联一个0.25m3的CSTR； （4）一个0.25m3的CSTR，后串联一个0.25m3的PFR。

20. 一级反应 A → B，设计一个等温等压的活塞流反应器，要求达到63.2%转化率，已知原料是纯A，流量为1.5×10-4m3·h-1，在反应温度下, k = 5.01h-1。但是反应器安装后，在操作过程中发现转化率仅达到设计值的92.7%，认为这是由于反应器内的扰动，产生某个区域的返混所致。若该区域的返混像一个CSTR，则整个反应器可视作PFR→CSTR→PFR。试估计发生扰动该部分区域占反应器总体积的分率。

21. 有一全混流反应器，已知反应器体积为0.10m3，流量为0.01m3·min-1，试求离开反应器的物料中，停留时间分别为0～1min、 2～10min、大于30min的物料所占的分率。

22. 在一个体积为VR=0.577m3的管式反应器中，进行物料停留时间分布的测定，采用水为主流体，高锰酸钾溶液为示踪剂，在水流量qV=6.61ml·s-1的稳定情况下，脉冲法加入示踪液，在出口流中间隔取样分析，应用分光光度法测定各试样的光密度ε，实验数据如下表：

序号 时间(s) 光密度ε 序号 时间(s) 光密度ε 1 20 0.00 10 120 2 40 3 50 4 60 5 70 6 80 7 90 8 100 9 110 0.007 0.300 0.800 0.850 0.760 0.610 0.455 0.354 11 130 12 140 13 150 14 160 15 170 16 190 17 210 18 230 0.255 0.195 0.153 0.115 0.085 0.061 0.029 0.028 0.027 试求停留时间分布密度函数，并作出分布密度函数曲线；验证实验的正确性。 23. 某连续操作的反应器，已知其物料停留时间分布函数为：

（1）该反应器属于何种流动模型？ （2）物料在反应器内的空间时间是多少？

（3）若以（t/τ）为随机变量，E（t/τ）的表达式是什么？

24. 设F(?)、 E(?)分别为闭式流动反应器的停留时间分布函数及停留时间分布密度函数，?为对比时间。

（1）若该反应器为活塞流反应器，求：

(a) F(1) (b) E(1) (c) F(0.8) (d) E(0.8) (e) E(1.2)

（2）若该反应器为全混流反应器，求：

(a) F(1) (b) E(1) (c) F(0.8) (d) E(0.8) (e) E(1.2) （3）若该反应器为一非理想流动反应器，试求：

(a) F(∞) (b)F(0) (c)E(∞) (d)E(0) (e) E(t)=16t·exp(-4t) (min-1) 试求：(1) 平均停留时间；

(2) 停留时间小于1min的物料所占分率； (3) 停留时间大于2min的物料所占分率；

(4) 若用多釜串联模型拟合，反应器内进行一级液相反应，k = 0.6min-1，出口转化率为多少？

（5）若反应器内进行一级液相反应，k = 0.6min-1，试用凝聚流模型求反应器出口转化率。

26. 有一进料组成为A的饱和溶液， 其初始浓度为CA0=0.1kmol·m-3 的反应物成本是￥A=500元·kmolA，反应费用（包括安装、辅助设备等）为￥=10元·(m3·h)-1。试求在最佳条件下操作时所需的反应器容积、进料流量和转化率为若干？若未反应的A不加以回收，试求在此条件下单位产量R的成本为多少？

27. 在10m3的绝热釜式反应器中进行一级反应，反应速度常数为 k = 1013e-12000/T s-1。原料浓度为5kmol·m-3, 加料量为10-2m3·s-1，流体密度为850kg·m-3，比热为2.201JkJ·kg-1·℃-1, 反应放热量为20000kJ·mol-1。当反应釜进口原料温度为下列数值时，求稳定状态的反应温度和转化率。

（1）290K （2）300K

（3）310K

28. 在30°C、101.33kPa下，CO2向镍铝催化剂中的氢进行扩散。已知催化剂的孔容Vg=0.36cm3·g-1，比表面sg=150m2·g-1，颗粒密度?p=1.4g·cm-3，曲折因子? = 3.9 ，试求CO2的有效扩散系数。

29. 压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。该反应为一级不可逆反应，在500°C时反应速率常数k = 0.94cm3·s-1·g-1(cat)。若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径为1×10-9m，孔容为0.35m3·g-1，曲折因子为2，孔隙率为0.36，试计算催化剂的内扩散有效因子。

30. 在?5mm×5mm圆柱形催化剂颗粒上，进行A的等温一级不可逆反应 A → B。已知在某一温度下以催化剂颗粒体积计的反应速率常数k = 6.2s-1，有效扩散系数De为0.0017cm2·s-1。试计算催化剂的内扩散有效因子，并判断内扩散对过程的影响程度。

31. 某一级不可逆气固相催化反应，(-rA)= 2×10-6mol·m3·s-1。当CA=2×10-2mol·L-1、总压为0,1013MPa、温度为400℃时，若要求催化剂内扩散对总速率基本上不发生影响，如何确定催化剂颗粒的内径？（已知De=1×10-3cm2·s-1）

32. 某等温下的一级不可逆反应，以反应体积为基准的反应速率常数k = 2s-1，催化剂为?5mm×5mm圆柱体，床层空隙率? = 0.5，测得其内扩散有效因子?内 = 0.638。试计算下述两种情况下的宏观反应速率常数k/：

???0E(?)d? (f)

?0?E(?)d?

25. 已知一等温闭式反应器的停留时间分布密度函数为