化学反应工程 陈甘棠 第三版 课后答案(3)

For two CSTR in Series

cP (cA0 cA1)SP1 (cA1 cAf)SP211

(1 0.2)

(1 1)2(1 0.2)2

0.25 0.56 (2 1) 0.81kmol m-3

3-1-1

7. 自催化反应A+P→2P的速率方程为： rA=kcAcP，k=l mkmolmin，原料

-3

组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且cA0+cP0= l kmol·m，出口

-3

流中cP= 0.9 kmol·m，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。 解

11

(2 0.2)22

(1 cAf)(1 0.2)

cA0 1kmol m3

1

0.0714xAf 0.9

14

2

rA kcAcP kcA0(1 xA)cA0xA kcA0(1 xA)xA

xAin

For PFR

cA0

dxA1xAfdxA1

xAin rkcA0 xAin1 xAxAkcA0A

xAf

11 xAin dx1 xxAA

xAf

xAf 0.9 1 xAf111 0.9 ln ln 4.76minkcA0 xAin 1 1 0.0714

1 x 1 0.0714 Ain

For CSTR

xAf xAin10.9 0.0714

cA02 9.2min

kcA01 xAfxAf1 11 0.9 0.9

For CSTR PFR

1d rA 由于与 rA的极值点相同,令 0，有1 2xA 0，xA1 0.5 rAdxA

1

1x xAin10.5 0.0714

Af 1.71minkcA0(1 xA1)xA11 1(1 0.5) 0.5

cA1 cA0(1 xA1) 0.5kmol m 3 0.9 1 0.9 2 ln 2.20 0.5 1 0.5

1 2 1.71 2.20 3.91min

For CSTR 分离器d rA 0,dxA

xA1 0.5

1xAf xAin10.5 0.0714

1.71min

kcA0(1 xA1)xA11 1(1 0.5) 0.5

8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明

当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。 证