第二章
1． 在间歇反应器中有一级液相可逆反应A?P，初始反应时CA0=0.5mol/L，CP0=0反
应8min后，A的转化率为1/3，而平衡转化率是2/3，求此反应的动力学方程式。 解：?dCA?k1CA?k2Cp dt即k1?2k2
CCA0xAek1?K?Pe??2k2CAeCA0(1?xAe)根据一级可逆反应积分式
xAe1t?lnk1?k2xAe?xA218?ln3k1?k213?k1?k2?ln2?0.08664min?1 8?k1?0.05776min?1k2?0.02888min?1
?dCA?k1CA?k2Cp?0.05776CA?0.02888CP dt1． 液相一级等温反应在间歇釜中达到70%转化率需要12min，若此反应移到同温度
下平推流反应器和全混流反应器中进行时，所需要的空时和空速各为多少？
第三章
kt?ln11?xA1111?k?ln?ln?0.1min?1t1?xA120.7在PFR中所需的空时?tBR?12min解：空速?v?1?0.083min?1
?12cxcxxA在CSTR中?c?A0A?A0A?(?rA)fkcAk(1?xA)??0.770??23.3min0.1?(1?0.7)31??v?1?c?3?0.0429min?1702． 液相反应在一间歇反应器中进行，反应速率如下表所示： CA/mol/L
0.1
0.2 0.3
0.3 0.5
0.4 0.6
0.5 0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
1.3
2.0
(-rA)/mol/(L.min) 0.1
（1） （2）
0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042
若CA0=1.3mol/L，，则反应时间为多少？
若反应移至平推流反应器中进行，CA0=.5mol/L，FA0=1000mol/h，求xA0=0.30
1
时所需反应器的大小。
（3） 当CA0=1.2mol/l，FA0=1000mol/h ，xA=0.75时，求所需全混流釜式反应器大小。
解：由cA~(?rA)表作出
1~cA曲线 (?rA)cA0?1.3molL,cAf?0.3molLtBR??用梯形法（1）?0.1?（0.5?11 ?0.6?1?0.5?1?0.25?1?0.1?1?0.06?1?）2211??0.2?（0.06?1?0.05?1）??0.3?（0.05?1?0.045?1）22?12.7min?1cA (?rA) 1 (?rA)0.1 0.1 0.2 0.3 0.3 0.5 2 0.4 0.6 1.67 05 0.6 0.7 0.8 0.06 1.0 1.3 2.0 0.5 0.25 0.1 2 4 0.05 0.045 0.042 20 22.22 23.8 10 3.33 10 16.67 cAf?cA0(1?xA)?1.5?(1?0.3)?1.05molLVpFAo??cA0cA1.5dcdcAA??(?rA)1.05(?rA)用内插法：cA?1.05,（2）cA?1.5,10.05?20??(22.22?20)?20?0.167?2.22?20.37(?rA)0.310.2?22.22??(23.8?22.22)?22.67(?rA)0.7
梯形法：Vp11??(1.3?1.05)(20.37?22.22)??0.2?(22.22?22.67)?9.81min?LmolFA022Vp?9.81?FA0100060?9.81??109lcA01.2(3)cAf?cA0(1?xA)?1.2(1?0.75)?0.3moll
2
cA0?cAfV1.2?0.3????1.5FA0cA0(?rA)f1.2?0.5V?1.5?
1000?25L60
k1????R3、下述基元反应A??k，原料中CA0=1mol/L，CR0=CS0=0，加到两只串联的
2???S?CSTR中，τ1=2.5min，τ2=5min，已知第一只CSTR出口CA1=0.4mol/L，CR1=0.4mol/L，
CS1=0.2mol/L，，求第二只CSTR出料组成。
解：
?1?得cA0?cAc?cA1?A0代入cA0,cA(?rA)f(k1?k2)cA10.6?2.5(k1?k2)0.4cR1?cR0cR1?cR0cs1?cs0??(vR)fk1cA1k2cA1?k1?k2?0.6min?1?cR1?0.4,cs1?0.2代入kc得：1?R1?2k2cs1k1?2k2?k1?0.4min?1,k2?0.2min?1?2??2?cA1?cA20.4?cA2??5(k1?k2)cA20.6?cA2cs2?cs1?5?k2cA2cA2?0.1mollcs2?0.2?5?cs2?0.3moll0.2?0.1同理cR2?0.6moll
8.某二级反应在0.5m3的平推流反应器中进行时转化率可达到0.9，若改用同样温度下的单只全混反应器达到相同的转化率，则需要大的体积？用两只相同体积的全混釜串联操作需要多大的总体积？用单只0.5m3的全混釜可达到多大的转化率？
3
PFR0.9dxV1A???220FA0kcAkcA?0.901dxA(1?xA)2?1kcA022?1?1119??(?)???221?xkcA01?0.91?0kcA0A?0?0.9kc99即A0???18FA0V0.5在CSTR中VcxAxA??2FA0(?rA)fkcA0(1?xA0)2?Vc?xA(1?xA)2?kcA0FA02?0.93?5m(1?0.9)2?18在2?CSTR串联xA1x?xA1?1??2即?A2(?rA)f1(?rA)f2即?解：
xA2?xA1kcA0(1?xA2)2xA10.9?xA1??90?100xA(1?xA1)2(1?0.9)22
即试差得xA1?0.764
V1xA1?FA0kcA02(1?xA1)22xA10.764kcA0V1????0.762FA0(1?0.764)2?18(1?xA1)2V总?2V1?1.542m3单个CSTRxA1V0.5??FA0kcA02(1?xA1)2FA02
kcA0xA1?0.5??0.5?18?9?xA?0.718FA0(1?xA1)210．在恒容间歇反应器中进行某反应的实验，获得如下得数据：
反应时间t/h 0 1 2 3 4 5 6 转化率xA/% 0 27 50 68 82 90 95 (1) 如将此反应在相同温度的单个全混釜中进行，空时为6h，则转化率为多少？ (2) 如上条件，在三个串联的全混釜中进行，各釜空时τi=2h，则转化率为多少？ [提示：用(-rA)=CA0
dxA而不必先求得动力学方程。] dt4
解：作xA?t, dxA?xA dt0 0 / 1 27 25 2 50 20 3 68 16 4 82 10 5 90 7.5 6 95 4.3 t xA dxA dt ??cA0xAcxdx1?A0A得操作线A?xA
dx(?rA)dt?cA0Adtdx1为斜率过原点作直线与A~xA曲线的交点xA?0.75即所求
dt?（1）以
（2）以
12为斜率过原点作第一条直线与曲线相交得xA1，以（xA1,0），
1作第二直2线与曲线相交得xA2，同理得xA3?0.9
12??P???S，k1=k2=1L/min,进料流量ν13.某一级连串反应A?kk0=1L/min，
CA0=1mol/L，CP0=CS0=0，求下列情况下的CAf、CPf`、CSf。
（1） 一个体积为1L的CSTR; （2） 一个体积为1L的PFR;
（3） 两个体积为0.5L的CSTR串联; （4） 十个体积为0.1L的CSTR串联.
解：??V?1min v0 5