化學(xué)反應(yīng)工程簡(jiǎn)答題

1、1簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系？ 答：空時(shí)是反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時(shí)刻起到反應(yīng)達(dá)某一程度所需的反應(yīng)時(shí)間。停留時(shí)間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到離開(kāi)反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時(shí)間。由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時(shí)間且等于反應(yīng)時(shí)間，恒容時(shí)的空時(shí)等于體積流速之比，所以三者相等。2停留時(shí)間分布密度函數(shù)E（t）的含義？ 答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體，在反應(yīng)器出口流體的質(zhì)點(diǎn)中，在器內(nèi)停留了t到t+dt之間的流體的質(zhì)點(diǎn)所占的分率為E（t）dt（分）。 。3.

2、停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）的含義？答：在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，相對(duì)于某瞬間t=0流入反應(yīng)器內(nèi)的流體在出口流體中停留時(shí)間小于t的物料所占的分率為F（t）。4.簡(jiǎn)述描述停留時(shí)間分布函數(shù)的特征值？ 答：用兩個(gè)最重要的特征值來(lái)描述平均停留時(shí)間和方差。(1) 定義式為：，平均停留時(shí)間是E（t）曲線的分布中心，是E（t）曲線對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的一次矩，又稱(chēng)E（t）的數(shù)學(xué)期望。(2) 是表示停留時(shí)間分布的分散程度的量，在數(shù)學(xué)上它是指對(duì)于平均停留時(shí)間的二次矩。5.簡(jiǎn)述尋求停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其分類(lèi)？ 答：通過(guò)物理示蹤法來(lái)測(cè)反應(yīng)器物料的停留時(shí)間的分布曲線。所謂物理示蹤是指采用一種易檢測(cè)的無(wú)化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)

3、按一定的輸入方式加入穩(wěn)定的流動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)觀測(cè)該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時(shí)間的變化來(lái)確定系統(tǒng)物料的停留時(shí)間分布。根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機(jī)輸入法。6.簡(jiǎn)述脈沖示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？答：脈沖示蹤法是在定常態(tài)操作的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)的入口處在t=0的瞬間輸入一定量M克的示蹤劑A，并同時(shí)在出口處記錄出口物料中示蹤劑的濃度隨時(shí)間的變化。對(duì)應(yīng)的曲線為E(t)曲線，。7.簡(jiǎn)述階躍示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？ 答：階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為的流體，同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)

4、模式不變，并在切換的同時(shí)，在出口處測(cè)出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時(shí)間的變化。對(duì)應(yīng)的曲線為F（t），。8.簡(jiǎn)述建立非理想流動(dòng)的流動(dòng)模型的步驟？ 答：1）通過(guò)冷態(tài)模型實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置的停留時(shí)間分布； 2） 根據(jù)所得的有關(guān)E（t）或F（t）的結(jié)果通過(guò)合理的簡(jiǎn)化提出可能的流動(dòng)模型，并根據(jù)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定所提出的模型中所引入的模型參數(shù)； 3） 結(jié)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)通過(guò)模擬計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)反應(yīng)結(jié)果； 4） 通過(guò)一定規(guī)模的熱模實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。9.簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的特點(diǎn)？ 答：1）在管內(nèi)徑向截面上流體具有均一的流速； 2） 在流動(dòng)方向上流體存在擴(kuò)散過(guò)程，該過(guò)程類(lèi)似于分子擴(kuò)散，符合Fick

5、定律；3）軸向混合系數(shù)EZ在管內(nèi)為定值；4）徑向不存在擴(kuò)散； 5）管內(nèi)不存在死區(qū)或短路流。 10.簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的定義？ 答：為了模擬返混所導(dǎo)致流體偏離平推流效果，可借助這種返混與擴(kuò)散過(guò)程的相似性，在平推流的基礎(chǔ)上疊加上軸向返混擴(kuò)散相來(lái)加以修正，并人為的假定該軸向返混過(guò)程可以用費(fèi)克（Fick）定律加以定量描述。所以，該模型稱(chēng)為“軸向分散模型”（或軸向擴(kuò)散模型）11.簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)多級(jí)混合模型的特點(diǎn)？ 答：把實(shí)際的工業(yè)反應(yīng)器模擬成由n個(gè)容積相等串聯(lián)的全混流區(qū)所組成，來(lái)等效的描述返混和停留時(shí)間分布對(duì)反應(yīng)過(guò)程內(nèi)的影響。設(shè)反應(yīng)器容積為V，物料流入速率為v0，則，。12.舉例說(shuō)明微觀流體和宏

6、觀流體的區(qū)別？ 答；若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行混合，這種流體稱(chēng)為微觀流體；若流體是以若干分子所組成的流體微團(tuán)作為單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時(shí)微團(tuán)之間并不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團(tuán)內(nèi)部具有均勻的組成和相同的停留時(shí)間，這種流體稱(chēng)為宏觀流體。如在氣液鼓泡攪拌裝置中，氣體以氣泡方式通過(guò)裝置，此時(shí)氣體是宏觀流體，而液體為微觀流體。13可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度？ 答：1）對(duì)于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度； 2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致

7、正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。14、簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系？空時(shí)是反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。（分）反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時(shí)刻起到反應(yīng)達(dá)某一程度所需的反應(yīng)時(shí)間。（分）停留時(shí)間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到離開(kāi)反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時(shí)間。（分）由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時(shí)間且等于反應(yīng)時(shí)間，恒容時(shí)的空時(shí)等于體積流速之比，所以三者相等。（分）15、簡(jiǎn)述階躍示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，（分）在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為的流體，

8、（分）同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變，并在切換的同時(shí)，在出口處測(cè)出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時(shí)間的變化。（分）對(duì)應(yīng)的曲線為F（t），。（分）16、簡(jiǎn)述均相反應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容？答：參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為均相反應(yīng)。均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究各種因素如溫度、催化劑、反應(yīng)物組成和壓力等對(duì)反應(yīng)速率、反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，并確定表達(dá)這些影響因素與反應(yīng)速率之間定量關(guān)系的速率方程。17、對(duì)于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度？答：1）對(duì)于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度； 2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反

9、應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。18、簡(jiǎn)述氣-液反應(yīng)的宏觀過(guò)程：A（g） + bB（l） 產(chǎn)物（l）？1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達(dá)到氣液相平衡； 2）反應(yīng)物氣相組分A從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)； 3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴(kuò)散，氣相產(chǎn)物則向界面擴(kuò)散； 4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。19、簡(jiǎn)述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)？1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損； 2）床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來(lái)獲得較大的生產(chǎn)能力； 3）固定床中的傳熱較差； 4）催化劑的更換必須停

10、產(chǎn)進(jìn)行。20、對(duì)于反應(yīng)，其活化能為；，其活化能為，當(dāng)時(shí)如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率？答：對(duì)于平行反應(yīng)，所以，當(dāng)時(shí)應(yīng)盡可能提高反應(yīng)溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率21、簡(jiǎn)述氣固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點(diǎn)？1）以U0的氣速進(jìn)入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流動(dòng)速度Umf通過(guò)，而其余部分以（U0-Umf）則全部以氣泡的形式通過(guò)； 2）床層從流化前的高度Lmf增高到流化時(shí)的高度Lf，完全是由于氣泡的體積所造成； 3）氣泡相為向上的平推流，大小均一； 4）反應(yīng)完全在乳相中進(jìn)行； 5）氣泡與乳相間的交換量Q為穿流量q與擴(kuò)散量之和。22、簡(jiǎn)述雙膜理論？該模型設(shè)想在氣-液兩相流的相界面處存在著呈滯流狀態(tài)的氣膜和液膜，而把氣液兩相阻力集中在這兩個(gè)流體膜內(nèi)，而假定氣相主體和液相主體內(nèi)組成均一，不存在傳質(zhì)阻力。組分是通過(guò)在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴(kuò)散過(guò)程來(lái)進(jìn)行傳質(zhì)的，通過(guò)氣膜傳遞到相界面的溶質(zhì)組分瞬間的溶于液體且達(dá)到平衡。因此，把復(fù)雜的相間傳質(zhì)過(guò)程模擬成串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴(kuò)散過(guò)程的疊加，相間傳質(zhì)總阻力等于傳質(zhì)阻力的加和。23、簡(jiǎn)述理想反應(yīng)