nA0?1nt0?nA0?nS0?nB0?1?2.2?1?4.2nA?nA0(1?xA)nB?nB0?nA0xAnR?nA0xAnS?nS0?nA0xAn
t?nt0ynA0A0?n?1?0.2381t04.2ynB0B0?n?2.24.2?0.5238t0MR?41F20000R??20.3252kmol?hr-1MR?24F?FA0y?FR?20.3252?92.78kmol?hr-1A0yA0xAf0.2381?0.92TFA0(??HR)i?Ti0?FC(xAi?xAi?1)PFA0?FR?20.3252?22.1kmol?hr-1x
Af0.92F?F0?4.2?FA0?4.2?22.1?92.78T22.1?92.2?103i?Ti0?92.78?128(xAi?xAi?1)?171.5(xAi?xAi?1)xA0?0T1?T2?T3?550oCT10?T1?171.5xA?550?171.5xA1T20?T2?171.5(xA2?xA1)?550?171.5(xA2?xA1)T30?T3?171.5(xA3?xA2)?550?171.5(0.92?xA2)T10?T20?T30xA1?xA2?xA1?0.92?xA2xA1?12x?1A23xA3?0.3067xA2?0.613xA3?0.92T10?550?171.5?0.3067?497.4oC?770.6KT10?T20?T30
T1?171.5?0.3067?770.6K?823.2KT1?T2?T340
dxA??7960?3.08?104exp???1?xA??T?xAxAdxA????f?xA?dxA 00???79603.08?104exp??770.6?171.5?x???1?xA?A??0.3067W1??f?xA?dxA?I1?0.2600FA00.6134W2??f?xA?dxA?I1?0.410.3067FA00.92W3??f?xA?dxA?I1?1.0450.6134FA0xAdxxAWA????00FA0(?rA)W1?FA0I1?22.1?0.260?5.744W2?FA0I2?22.1?0.410?9.058W3?FA0I3?22.1?1.045?23.087W?5.744?9.058?23.078?37.894.
kgcatkgcatkgcatkgcat
在一固定床反应器中，填充5.40m3的催化剂。在550℃，101.33kPa下进行2A→2R+S的反应，用水蒸汽作稀释剂，反应物A与水蒸气的配比为1:4（摩尔比）。标准状态下加料量为1.0m3hr-1，出口转化率为50%，当反应速率采用
?rA??1dnA（其中
VdtV是催化剂填充体积）的定义时，550℃下的反应速率
常数为1.0hr-1。若忽略外扩散的影响，并假定有效因子在床层内为一常数，求其有效因子。 解
VR??V0V0?1.0?550?273.15?3.0135273.15m3hr-15.4?1.7919hr3.0135xAdxxAdxAA??cA0??cA0?0?R0???r?AA??由速率常数可知，此反应级数为一级?rA?kcA2?1?21?0.5yA0??0.221?41?xA1?xAcA?cA0?cA01??AxA1?0.1xAxA0?A??A?yA0?A?0.1??cA0?dxA0.10.5?10?xA??dx1?xA??0?1?xA?A?kcA01??AxA0.5???10?x?1?0?1?xAA?dxA???11?ln1?x?xA??A??00.5?7.1246
??1.7919?
0.1??7.1246??0.3976 41
5. 在T?x图上，①为平衡曲线，②为最佳温度曲线，AMN为等转化率曲线，指出最大速率点和最小速率x ① 点。BCD为等温线，指出最大速率点和最小速率点。
A ② D 答
M C N 在AMN线上，M为最大速率点，N为最小速率点 在BCD线上，C为最大速率点，D为最小速率点
B T 6.
在T?x图上，定性绘出三段间接换热SO2氧化反应的操作线。 在T?x图上，定性绘出三段原料气冷激的合成氨反应的操作线。
解 x x
T
T
42
第七章习题 1.
某合成反应的催化剂，其粒度分布如下：
dp╳106/m %/(wt)
已知ε40.0 4.60
31.5 27.05
25.0 27.95
16.0 30.07
10.0 6.49
5.0 3.84
mf=0.55，ρP=1300kg.m-3。在120℃及101.3kPa下，气体的密度ρ=1.453 kg.m-3，μ=1.368
╳10-2mPa·s。 求初始流化速度。 解
计算平均粒径
d?wi??1P????d??Pi?????0.0460.027050.027950.30070?1
?40.0?31.5?25.0?16.0?.06490.0384?10.0?5.0???18.56?10?6m计算雷诺数
1Re?d3P?mf????33.72?0.0408??P????2?2g????33.7Re????18.56?10?6?13?1.453??1300?1?2mf?1135.69?0.0408.453????1.368?10?5?2?9.81??33.7?计算初始流化速度
??1135.69?0.025775?12?33.7?33.70038?33.7?0.00038u?1.368?10?5mf?dRe??5?3.8?10?4 P?1.856?10?1.453?1.929?10?4m?s?1注：此计算程序存在如下两大弊端：
1． 大数与小数值相加，极易引起误差。 2．
Re的值由两大数之差求得，极易引起误差。
推荐用下式计算当Re小于2时，
d2up??p???mf?165?gu?值
18.65?10?6?2?符合Re1300?1.453?Re?dpumf?65?10?6?1.944?10?4?1.453mf?165?1.368?10?5?9.81??18.1.368?105?3.85?10?4??1.944?10?4m?s?1 43
计算式适用。
2.
计算粒径为80╳10-6 m的球形颗粒在20℃空气中的逸出速度。颗粒密度ρP=2650 kg·m-3，20℃空气的密度ρ=1.205 kg·m-3，空气此时的粘度为μ=1.85╳10-2mPa·s。 解
d2?????g u?dP??P???g??8?10??2650?1.205??9.81?0.5设Re小于2，
u?PP18?18?1.85?10?518?du?8?10?5?0.5?1.205Re?p??2.6Re?2?1.85?10?52?52m?s?1
?4??P???2g2?3 重设2 ?dPu???225??????4??P???2g2u???225???11?3?dP??2213 ?4?2650?1.205?9.81??5?1????2251.85?10?5?1.205?8?10?1.4m?s???5dpu?8?10?1.4?1.205Re???7.295?1.85?10?5uT=Fu，Re<10，F≈1 uT=1.4m?s-1 3. 在流化床反应器中，催化剂的平均粒径为51╳10-6m，颗粒密度ρP=2500 kg·m-3，静床空隙率为0.5，起始流化时床层空隙率为0.6，反应气体的密度为1 kg·m-3，粘度为4╳10-2mPa·s。试求： 1．初始流化速度2．逸出速度3．操作气速 解 计算初始流化速度设Re小于2， umf?2??p???dp165?165?4?10?5du?51?10?6?9.661?10?3?1Re?pmf??1.232?10?2?4?10?5?51?10??2500?1??9.81?9.661?10g??62?3 计算逸出速度 d2?????g5.1?10?5?2500?1??9.81u?PP??0.0885618?18?4?10?5du?5.1?10?5?0.08856?1Re?p??0.1129Re?2?4?10?5??2m?s?1 44