催化反应工程II习题与参考解答_II.docx

PAGE \* MERGEFORMAT7 催化反应工程-II 习题参考答案 9-1. 脉冲示踪实验，示踪剂用量30 g，流量1 L/min，测定出口浓度数据如下： t, min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10c(t),g/L 0 0 3 5 6 6 4 3 2 1 0请判断此示踪实验结果是否可靠？如可靠绘出它的E（t），F（t）曲线。 解：首先检验数据的可靠性 示踪剂注入量 Q=30 g 出口检测到的示踪剂总量 注入示踪剂与检测示踪剂一致，说明示踪实验数据可靠。 用脉冲示踪法所得数据可直接得： 数据如下： t, min012345678910c(t)，g/L00356643210E（t）000.1000.1670.2000.2000.1330.1000.0670.0330F（t）000.0500.1830.3670.5670.7330.8500.9330.9831作图。(注明：因数值积分方法不同，E(t)、F(t)的结果可略有差别) 9-2. 试画出下列理想反应器组合的停留时间E（t）和F（t）函数曲线： （1） （2） （3）设想几种反应器操作，使其与全混釜的E（t）曲线相近 解： （1） 平推流与全混釜并联，两种停留时间分布特征各自独立，按流量分率叠加 E(t)=v1/(v1+v2) Ep(t)+ v2/(v1+v2)Em(t)=0.2Ep(t)+0.8Em(t) Ft=0tEtdt tm=V2v2=10 min, tp=V1v1=5 min, F(t) 1 t (min) 5 10 0.2 E(t) 0.8 t (min) 5 10 （2）平推流与全混釜串联，平推流的作用在于产生停留时间滞后，全混釜控制停留时间分布特征。 tm=V1v=1 min, tp=V2v=1 min, （3）以下反应器操作的停留时间分布于全混釜相似 侧线进料活塞流 侧线出料活塞流 不同长度活塞流并联 循环比无穷大的循环反应器 9-3. 液液二级均相反应A＋B→产物，已知CA0＝CB0，此反应在平推流反应器中进行，可得转化率为99％。今在体积相同的某实际反应器中进行该反应，脉冲示踪测得实际反应器内的停留时间分布数据如下表所示： t (min)012345681015203041526780c(t) mol/L09578190908677674732157310进料情况及反应条件均不变。求： （1）用一维轴向扩散模型计算转化率为多少？ （2）用多级串釜模型计算转化率为多少？串釜数目为多少？ 解： 计算 根据出口浓度变化计算平均停留时间及方差： tcc*?tt*c*?tt2*c*?t　(ti-t平均)^2*c*?t00000　0194.52.251.125　1093.9232573349.574.25　7026.06838169172.5431.25　12746.2449085.5299.251047.375　13555.62590904051822.5　12092.61686884842662　9871.78287716311417987　13472.751067144129611664　7241.61815472853562.544531.25　3676.1272032197.53456.2560484.38　391.828830152355875146875　18650.034171214295.5152490.3　45579.59523552557.5118923.8　50857.31671301785106207.5　565298006.5477.7535114.63　21422.3求和　　　　　　344662160725859690316.3　274206.8　　　t 平均??2?2??2　　　16.09147170.6