化学反应工程习题课(20170527)

化学反应工程习题课 1:[填空题]平推流管式反应器t≥t 时,F (t )=_1__。平推流管式反应器t =t 时,E (t )=_∞___。 2:[填空题]在轴向扩散模型中,模型的唯一参数贝克莱数Pe= uL r /Da ,物理意义是对流流动和扩散传递的相对大小(对流传递速率与扩散传递速率之比),Pe 准数愈大轴向返混程度就愈小_。 3:[填空题] 对于反应级数n >0的反应,为降低反应器容积,应选用平推流__反应器为宜。对于反应级数n <0的反应,为降低反应器容积,应选用_全混流_反应器为宜。 4:[填空题]气―固相催化反应的内扩散模数参数为_梯尔模数φ_,达式是 ,它是表征内扩散影响的重要参数,数值平方的大小反映了表面反应速率与内扩散速率之比。无论何种形状催化剂颗粒,当φ<0.4时,η=1,即内扩散的影响可忽略,当φ>3.0时,即内扩散影响严重,内扩散因子η=1/φ。 如何提高多相催化反应的反应速率,以强化反应器的生产强度,办法之一就是使内扩散有效因子增大。减小催化剂颗粒的尺寸,φ值减小,η值可增大,此外,增大催化剂的孔容和孔半径,可提高有效扩散系数De 的值,从而使φ值减小,η值增大。 5:[填空题] 对于多孔性的催化剂,分子扩散很复杂,当λ/2r a ≤0.01时,属于分子扩散,此时扩散速率主要受分子间碰撞的影响所致与孔半径尺寸无关。当λ/2r a ≥10时,属于努森扩散分子,此时主要是气体分子与 孔壁的碰撞,与孔半径r a 无关,则努森扩散系数为D K = 39.710×r 扩散系数为D ei =εp D i /τm 6:[填空题] 气固相催化反应的7个步骤、3个过程,其中三个过程分别是_外扩散、_内扩散和化学动力学_过程。固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于BET 方程。 7:[填空题]外扩散对多相催化反应的影响时,一级不可逆反应的外扩散有效因子 η=1/(1+Da ),其中Da 称为丹克莱尔数,物理意义是化学反应速率与外扩散速率之比。 8:[填空题] 反应级数n= 1时,微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。 9:[填空题] 活化能的大小直接反映了反应速率对温度的敏感程度。 10:[填空题]在建立数学模型时,根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为累积量=输入量-输出量。 11:[填空题]反应器物料的停留时间分布曲线是通过物理示踪法测定的,目前采用示踪剂的主要输入方式有阶跃输入法和脉冲输入法。物料在反应器内停留时间是一个随机过程,通常用二个函数及二个特征值予以描述;这二个函数分别是停留时间分布函数F (t ) 和停留时间分布密度函数E(t) ,二个特征值则是平均停留时间和停留时间分布的方差。 12:[填空题] 理想反应器中,平推流反应器的返混为___0___,全混流反应器的返混最大_。当完全没有返混时,2θδ=1, 当返混达到极大程度时,2θδ=0,当返混介于二者之间时,即非理想流动时,2θδ介于__0_和__1_之间。 13:[填空题]全混流反应器的容积效率η为反应时间t 与_空时τ___之比。 14:[填空题]具有良好搅拌装置的釜式反应器按理想混合反应器处理,而管径小,管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。 15:[填空题]理想反应器是指理想混合(完全混合)反应器、平推流(活塞流或挤出流)反应器。 16:[填空题]催化剂在使用过程中,可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的物理失活,也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的化学失活。 17:[填空题] 对于_平推流管式_反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。 18:[填空题] 对于复合反应,当平行反应的反应级数相等时,内扩散多反应选择性无影响。当主反应的反应级数大于副反应时,内扩散使反应选择性降级。当反应为一级连串反应时,内扩散的影响,使反应的瞬时选择性降低。 19:[填空题]多釜串联模型的平均停留时间1=θ ,方差21=N θδ 20:[填空题] 全混流反应器中有__2__个稳定的定常态操作点 21:[填空题] 动力学方程表现的是化学反应速率与反应物温度、浓度之间的关系。而建立动力学方程常采用两种方法,分别是积分法和微分法。 22:[填空题]气体在固体表面上发生吸附时,描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为吸附等温方程。 23:[填空题]气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠范德华力结合的,而化学吸附是靠化学键力结合的。 24:[填空题] Langmuir 型等温吸附的假定 表面均匀,分子间无作用力,单层吸附最大为1.0,一定条件下动态平衡。 25:[填空题] 在全混流反应器中,反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为_空时τ_ 26:[填空题]影响固定床空隙率的因素有颗粒体积和床层体积。 27:[填空题] 气相反应4A + B → 3R + S 进料时无惰性气体,A 与B 以3∶1的摩尔比进料,则膨胀因子δA =-1/4,膨胀率εA = 28:[填空题]化学反应工程中的"三传一反”中的三传是指传质、传热、动量传递。 29:[填空题] 化学反应过程按操作方法分为分批式操作、连续式操作、半分批式操作。 30:[填空题] 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。 31:[填空题]气液反应中,液体传递速率方程中的参数β称为化学吸收的增大因子,β值的大小取决于α 和M 的值。_八田数___,物理意义是液膜内化学反应速率与物理吸收速率之比。 32:[填空题]在固定床内流体流动中存在壁效应,是指靠近壁面处的空隙率比其它部位大,为减少壁效应的影响,要求床层直径至少要大于颗粒直径的8倍以上。在换热式固定床反应器中的T-X A ,温度随转化率的增加是 先升高后降低 ,dT/d X A =0时,所对应的温度称为_热点温度___。 33:[填空题] N 个平推流反应器串联操作,其总体积V R 比一个具有体积为V R 的单个平推流反应器所能获得的转化率大。 34:若反应系在绝热条件下进行,其绝热方程为T-T 0=λX A ,则λ称为绝热温升。绝热条件下进行吸热反应时,反应温度随转化率的增加而下降,对于不可逆放热反应时,反应温度随转化率的增加而升高。对于管式反应器,一般情况下选择较高的进料温度是有利的。