F??30??e?3010?e??10?0.05
3、用脉冲法测得停留时间分布数据如下：
t(s) 0 48 96 144 192 240 288 336 384 432
c(t) 0 0 0 0.1 5 10 8 4 0 0
试计算平均停留时间，如在反应器中进行一级反应Ａ→Ｒ，k＝0.0075s-1，求平均转化率。如分别采用CSTR和PFR，其平均停留时间相同，则反应结果分别为多少。 〖解〗
??tC(t)?ttm?0??7022.4?4827.1?48?259.1s
?C(t)?t0?xA?1?CACA0?e?1?0?0?ktC?t???t?1?4.116?4827.1?48?1?0.1519?0.8481
?C?t???t平推流反应器：
VR?V0CA0?1k111?xA?ktdxAk1CA0?1?xA??V0k1ln11?xA
t?ln
xA?1?e?1?e?259.1?.0075?0.8568
全混流反应器：t?kt1?ktCA0xAkCA0?1?xA??1xAk1?xA
xA??0.0075?259.11?0.0075?259.1?0.6602
4、用脉冲示综法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，
t(s) 1 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30 41 52 67
c(t) 9 57 81 90 90 86 77 67 47 32 15 7 3 1
今有一液相反应A＋B→P，已知CA0< ??tC(t)?ttm?0??213671371?15.58s?C(t)?t0??t ?2t2C(t)?t?t2m?0??5688871371?15.5822?172.21s ?0C(t)?t172.2115.5812?2??t122t??0.7094m m?0.7094? 由于CA0< 2??1.4096 VR?V0CA0?0.99dxAkCA0?1?xA?1tmm0??V0kCA01?lnxA1?xA k?lnxA1?xA??ln0.991?0.99 15.58?0.2949s xA?1?1(1?kt)?1?1(1?0.2949?15.581.4096)1.4096?0.8703 5、一个特殊设计的容器作为一级液相反应的反应器，为判断反应器内的流动状况与理想流动状况的偏离情况，用脉冲法进行示综试验，在容器出口处测得不同时间的示踪剂浓度如下所列： t(s) 10 20 30 40 50 60 70 80 ────────────────────── c(t) 0 3 5 5 4 2 1 0 假定在平均停留时间相同的全混流反应器中的转化率为82.18％，试估计该反应器的实际转化率。 解： tm??tC?t??C?t?00???20?3????70?120?40s k?CA0xAtCA0?1?xA???1xAt1?xA?140??0.1153s1?0.82180.8218?1 xA?1?CACA0?e?1?0?0?ktC?t???t?1?0.520820?1?0.026?0.974 ?C?t???t第六章 气－液反应工程 一、思考题 1、化学吸收增强因子是否永远大于等于1？ 2、工业上常用什么方法减小气膜、液膜厚度？ 3、M准数的物理含义是什么？它的大小是否可以作为判别反应快慢的唯一依据？ 4、欲使反应面与界面重合，常采用什么方法？ 5、对于快反应，增加相接触面积是否有利？增加液相体积有无作用？ 6、极慢反应，增加相接触面积是否有利？增加液相体积有无作用？ 二、计算题 1、PH=9的溶液在20℃下吸收CO2。已知，DAL?1.4?10kOH??10m43?9m2s，CO2与OH的二级反应速率常数 － kmol?s，液膜传质系数kAL?10?4ms，问化学反应是否在液流主体中进行。 14解：COH??10?10?1049?5kmolm ?53 k1?kOH?COH??10?10 M?DALk1k2L?0.1s ?1?1.4?1010?9?8?0.1?0.014??1 所以反应主要在液流主体中进行，属于缓慢化学反应。 32、NaOH溶液吸收CO2，反应速率rCO?k2CCOCB，NaOH浓度CB?0.5kmolm，液膜传质系数 22kAL?1.5?10?4ms，反应速率常数k2?5?10m33kmols，液膜内分子扩散系数DAL?1.8?103?9m2s， 界面上CO2分压为0.001MPa，CO2气体的亨利系数HCO2?0.138kmolm?MPa，若液膜中NaOH浓度可 认为常量，试求反应吸收的速率。 〖解〗 CB为常量，反应可视为拟一级反应，反应速率常数： k1?k2CB?5?10?0.5?2.5?10s33?1 ?14.1 M?k1DALkAL?2.5?10?1.8?101.5?10?43?9属于M>>1的快反应，??NCO2??kALCAi?CAi?0.138?0.001?k1DAL?HCO2PCO23?9M?14.1 k1DAL?72.5?10?1.8?10?2.92?10kmol?m32?s? 3、铜络合溶液吸收氧气为快速不可逆反应，其反应为： 2Cu?NH3??2?0.5O2?2NH3?2NH?4?2Cu?NH??4?H2O 2 已知系统总压为12.0Mpa，气体中氧气的含量为0.1%，已知kg?5.0kmolm?MPa?h， kL?2.0?10?4ms DO2,LDCu?1，试求含Cu?NH3为2.0kmol??2m铜络合溶液吸收氧气的吸收速率。 3?NH3??,L2〖解〗 PO2?12?0.001?0.012MPa ?CBL?C?DALkg?klDBLPg?1?4?5?0.0122.0?10?4?3600?0.333??CBL 由此判断，该反应为气膜控制，相界面与反应面重合，则有 NA?kgPg?5?0.012?0.06kmolm?h 2