化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案.doc

化学反响工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案

篇一：化学反响工程原理(华东理工大学版)第三章

华东版

3-1 解：cA0kt?xA1?xA

当xA=0.75时解得t=15min

因而，增加的时间为15-5=10min

3-2

解：?1?xA?1?nn?1?1??n?1?cA0kt （式A）

因而，转化率应为1

3-3 解：设反响动力学方程为：?

那么?1?xA?1?nn?1dcAn ?kcAdtn?1?1??n?1?cA0kt，且cA0=1

?1?0.8??1??n?1?k8因而有 1?n?1?0.9??1??n?1?k18

解得：n=2;k=0.5L/mol·min

3-4

1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0（留意进料中水的浓度cS0不为0）。

2）列出当酸的转化率为xA时，各组分浓度的表示式： -11?n

cA?cA0?1?xA?

cB?cB0?cA0xA

cR?cA0xA

cS?cS0?cA0xA

3)将上列各式及各组分初浓度代入反响速率式，整理得

dxA2 ??7.93?10?6?10.2?20.1xA?2.58xA?dt

4）计算转化率达35%所需的时间为

0dxA ?627.93?1010.2?20.1xA2.58xA上述积分可查积分表用公式计算，也可用MATLAB语言的quad解算子计算，结果为 t?7153s?2h

5）计算所需反响器体积。先计算每天的反响批数，再计算每m3反响体积每天的消费量，然

后再计算到达要求产量所需反响器体积。答案为

3-5

1)设酯的平衡转化率为xAe，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：

xAe?90.8%

2）此题解法与3-4中的步骤2～4一样，答案为t=276min

3）如今各组分的浓度为

酯：0.207mol/L；水：47.816 mol/L；醇、酸：0.910 mol/L；

反响物系的组成为

酯0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%；

3-6

对可逆放热反响，当反响温度过低时，因反响速率过低转化率偏低，当反响温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。因而，对一定的平均停留时间都存在一能到达最高转化率的最优反响温度。对此题此最优反响温度可用解析法求解。

1） 列出反响器的物料衡算方程

qV?cA0?cA??VR??rA?

将反响动力学方程代入，整理后可得

xA?k?T??1???k?T??k??T???? 式（A）

2） 对上式求导，并令导数为零

?dkdk??dk???1??k?k?????k??????dTdTdTdxA ?2dT?1??k?k??????

dkkE将上式展开，并将代入，化简后可得 ?2dTRT

???E2E1?ln?? RT?k20?E2?E1?

因而Topt??E2

??E1Rln??k?E?E2021????12405 ?325K 10000??ln??15?5.254?10?2405?30?

3）计算最优反响温度下的转化率。将T=325K代入式（A）

xA?k?T??

1???k?T??k?T??????6.92?10e?1??6.92?1012e?10000?32512?10000325?3012405?325?30?5.254?1015e30?

=63.5%

3-7

解：依题意知，反响时间一样的情况下，尽管初始浓度不同，但转化率都一样，因而该反响应为一级反响。因而：

t?11 lnk1?xA

3-8

3-11 dA?kAS dt

dA依题意知：??kA?0.7?A?

dt解：?

dx由于：?2??C ax?bx?c?

?E

RT ?按照阿累尼乌斯公式：k?k0e

可解得E≈66KJ

3-12

dcA

解：?k1cA Bk2cB化简得：

积分得： dcAdcBk1? cAcBk2

3-13

篇二：化学反响工程原理第二版(华东理工大学版)第三章答案

解：cA0kt?

xA1?xA

把数据代入得cA0k?0.2min?1 当xA=0.75时解得t=15min 因而，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：?1?xA?

1?n

?1??n?1?cA0kt （式A）

n?1

n?1

把xA=0.75和t=10min代入解得cAk?0.1 0

再把t=30min代入（式A）解得xA=1.25 因而，转化率应为1 3-3

解：设反响动力学方程为：?那么?1?xA?因而有

1?n

n?1

dcAdt

?kcA

n

?1??n?1?cA0kt，且cA0=1

1?n

?1?0.8??1??n?1?k8?1??n?1?k18

?1?0.9?

1?n

解得：n=2;k=0.5L/mol·min-1

3-4

1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0（留意进料中水的浓度cS0不为0）。 2）列出当酸的转化率为xA时，各组分浓度的表示式： cA?cA0?1?xA?cB?cB0?cA0xAcR?cA0xA

cS?cS0?cA0xA

3)将上列各式及各组分初浓度代入反响速率式，整理得

dxAdt

??7.93?10

?6

dxA

A

?2.58xA?

2

4）计算转化率达35%所需的时间为 t?

?

7.93?10

?6

A

2A

?

上述积分可查积分表用公式计算，也可用MATLAB语言的quad解算子计算，结果为

t?7153s?2h

1)设酯的平衡转化率为xAe，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：

1.151?1?xAe??48.76?1.151xAe?

2

2

化简整理上述方程并求解得

xAe?90.8%

2）此题解法与3-4中的步骤2～4一样，答案为t=276min 3）如今各组分的浓度为

酯：0.207mol/L；水：47.816 mol/L；醇、酸：0.910 mol/L； 反响物系的组成为

酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%； 3-6

对可逆放热反响，当反响温度过低时，因反响速率过低转化率偏低，当反响温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。因而，对一定的平均停留时间都存在一能到达最高转化率的最优反响温度。对此题此最优反响温度可用解析法求解。 1） 列出反响器的物料衡算方程 qV?cA0?cA??VR??rA?

将反响动力学方程代入，整理后可得 xA?

k?T??

?

?1???k?T??k?T???

式（A

2） 对上式求导，并令导数为零

dxAdT

?

?dkdk?

?1??k?k?????k???????dTdT??dT

dk

?

?1??k?k???

??dkkE

?将上式展开，并将代入，化简后可得 2

dTRT

?

?

2

?

??E1

?ln?? RT?k20??E2?E1??E2

因而Topt??

E2

??E1

Rln??

k?E?E??21??20

??

12405

10000??

ln??15

?5.254?10?2405?30?

?325K

3）计算最优反响温度下的转化率。将T=325K代入式（A）

k?T??

?

1??kT?k???T?????

xA?

?

6.92?10e

12

?

10000325

?30

?

??30?

1000012405???1215

1??6.92?10e325?30?5.254?10e325

?

=63.5%

3-7

解：依题意知，反响时间一样的情况下，尽管初始浓度不同，但转化率都一样，因而该反响应为一级反响。因而：

t?

1kln

11?xA

-1

把数据代入解得：k=0.00656min 3-8 3-11 解：?

dAdt

?kAS dAdt

?kA?0.7?A?

依题意知：?

由于：?

dxax?bx?c

2

?

?C

?

lnln

?E

?2.4k?293K?

合并同类项并定积分得：

?

?0.434k?310K?

按照阿累尼乌斯公式：k?k0eRT 可解得E≈66KJ 3-12

dcA

解：

?k1cA dcBk2cB

dt

化简得：积分得：

dcAcA

?

dcBk1cBk2

3-13

篇三：化学反响工程原理(华东理工大学版)第六章答案

华理版

6-1 解：t?100?10min 10

F?t??1?e?t/

因而，停留时间为0～1min的分率为

F?1??1?e?1/10

停留时间为2～10min的分率为

F?10??F?2???e?10/10?e?2/10

停留时间大于30min的分率为

1?F?30??e?30/10

6-2

解：将数据绘成f(t) ～t图

从曲线形状可知，该反响系统接近于PFR和CSTR的组合模型，当t＜1min时，反响器出口响应为0，说明此为平推流，设Vp为PFR总分的体积，那么

Vp

Vp?1.0v0?1.0?50?50L

当t＞1min时，曲线形状呈指数衰减，如将t=1min以后的数据按lnf(t) ～t作图，可得不断线，直线的斜率为1，即为全混流总分的平均停留时间，因而全混流部分容积Vm为 Vm=1.0×50=50L

因而该反响器系统模型为PFR与CSTR串联，容积Vp、Vm各为50L，相应停留时间均为1min。

6-3

c?

解：CSTR

?1c1??ec0k?ei?CSTR中固相二级反响：c0c0k??c0k?

6-4 解：?c?t?c??f?t?dt 0c0c01?? ?

按照动力学方程可知，c?t?

c01/2?2c0?kt????，f(t)=0.5 2c0??

22

代入已经明白条件，c?t?

c01/2?2c0?kt?2???= ?1?t? ?2c0?

?c?t?2c2??f?t?dt=??1?t?dt=0.667 00c0c0

6-5

解：（1）由图知，反响器为通过一PFR反响器和一全混釜反响器，?P?0.4ks，求dF?t?

dt，

再取对数，用lnf(t) ～t作图，可得不断线，斜率为1.25，因而?m?0.8ks，平均停留时间为1.2ks。

?c?t?c?f?t?dt，把一级反响的浓度关系代入可得： （2）c0?0c0