化学反应工程复习题1doc.docx

1、化学反应工程复习题1doc第一章绪论1. 化学反应工程是一门研究 的科学。（化学反应的工程问题）2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以 作为研究对象，又以 为研宄对象的学科体系。（化学反应、工程问题）3. 是化学反应工程的基础。（三传一反）4. 化学反应过程按操作方法分为 、 、 操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 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）6. 不论是设汁、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称 。（数学模型）7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量

2、衡算式的一般式为 。（累积量=输入量-输出量）第二章均相反应动力学1. 均相反应是指_。（参与反应的物质均处于同一相）P2. aA + bB PP + sS 对于反应，则 （么）。（“）v _ nK0 nKCk -3. 着眼反应组分K的转化率的定义式为 。（ ）4. 当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为 ,否则称为 。（等分子反应、非等分子反应）5. 化学反应速率式为= 用浓度表示的速率常数为假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数心，则久= Kp。（RTY雌）6. 化学反应的总级数为n,如川浓度表示的速率常数为&，用逸度表示的速率常数&/，则Kc= Kf。（RTy）7.

3、 化学反应的总级数为n，如川浓度表示的速率常数为用气体摩尔分率表示的速率常数则Kc= -y Q （ P ）10. 活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。（反应速率）12.生成主产物的反应称为 ,其它的均为 。（主反应、副反应）zP （主）A 17.的函数。（浓度、温度）14. 如果平行反应A P（）均为一级不可逆反应，若，提高选择性应S（副）（提高温度）K | Kg15. 级连串反应S在全混流釜式反应器屮，则目的产物P的最大浓度 40 1G舅= 、ToPt = 。（KA/zm + ii2、）K K，16. 级连串反应A S在平推流反应器中，则目的产物p的最大浓度6Z ,、人s/（u,）lf

4、M 璋2 f k）= 。（ 、k2-k）K丨 K，则0的产物P的最大浓度一级连串反应A S在间歇式全混流反应器屮,K丨 Ko18. 一级连串反应- S在平推流反应器屮，为提高目的产物1的收率，应 k2/k,Q（降低）60. 简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因 素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素 与反应速率之间定量关系的速率方程。第三章理想反应器1. 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2. 具有良好搅拌装置

5、的釜式反应器按 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 反应器处理。（理想混合反应器、平推流）3. 分批式完全混合反应器操作的优化分析是以 、 为目标进行优化的。（平均生产速率&最大、生产经费最低）4. 全混流反应器的空时t是 与 之比。（反应器的有效界积、进料流体的界积流速）5. 全混流反应器的容积效率n为 与 之比。（反应时间t、空时t ）10. 全混流反应器的返混 。（最大）11. 平推流反应器的返混为 。（零）12. 对于恒容的平推流管式反应器 、 、 一致。（平均停留时间、反应时间、空时）13. 对于恒容的 管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流）14.

6、 如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为 的平推流反应器。（循环操作）1对于循环操作的平推流反应器，当循环比-0时为 反应器，而当P co时则相当于 反应器。（平推流、全混流16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比时反应器|Aj返混为 ，而当（3时则反应器lAl返混为 。（零、最大）17. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为 。（全混流串平推流）18. 对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用 反应器为宜。（全混流）19. 对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用 反应器为宜。（平推流）20. 对于自催化反应，最合适的反应器为

7、。（全混流串平推流）41.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推 流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器lA）的反应流体瞬间达到完全混合，器内物 料与反应器出U物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致 的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器IAI具有相同的停留时间。43. 简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？答：空时是反应器的有效容积与 进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程 度所需的反应吋间。停留

8、时间是指反应物进入反应器的吋刻起到离开反应器内共停留了多少吋间。由 于平推流反应器lAl物料不发生返混，具有相同的停留吋间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速 之比，所以三者相等。44. 对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须 随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反 应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达 到化学平衡。45.对于反应，rR=kiCAf i； rs = k2CA , 当iA时如何选择楝作温度可以提高产物的收率？度，A可提局

9、R的选择性，提局R的收率。第四章非理想流动1. 停留时间分布的密度函数在t0时，E （t） 。（0）3. 当t=0时，停留时间分布函数F （t） = 。（0）4. 当时，停留时间分布函数F （t） = 。（1）5. 停留时间分布的密度函数E （ （） ） = E （t）o ）丄6. 表示停留时间分布的分散程度的量= )9. 平推流管式反应器f 时，E (t) = 。(0)10. 平推流管式反应器( 时，F (t) = 。(1)11. 平推流管式反应器时，F (t) = 。(0)12. 平推流管式反应器其E ( 0 )曲线的方差= 。(0)13. 平推流管式反应器其E (t)曲线的方差 。(0)

10、1 -714. 全混流反应器t=0时E (t) = “ t )15. 全混流反应器其E ( 0 )曲线的方差= 。(1)16. 全混流反应器其E (t)曲线的方差A2 = 。(P)17. 偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动，E ( 9 )曲线的方差为 。(01)18. 当流体在半径力R的管|Aj作层流流动时，在径向存在流速分布，轴心处的流速以记，则距轴心处距r o_ w0l-()2离为r的流速心= 。( R )19. 当流体在半径为R的管内作层流流动时，管壁处的流速 。(0)20. 流体在半径为R的管内作层流流动的停留时间分布密度函数E (t) = 。(2f3 )21. 流体在半径为

11、R的管内作层流的停留时间分布函数F (t) = 22. 脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为 。(E (t)曲线)23. 阶跃示踪法测定停留时间分布&对应曲线为 。(F(t)曲线)24. 非理想流动不一定是由 造成的。(返混)25. 非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成了 。(停留时间分布)60停留时间分布密度函数E (t)的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统巾，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出L1流体的E(t)dt = 1.0质点中，在器内停留了 t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为E (t) dt &61. 停留时间分布函数F (t)的含义？答：在定常态卜的连

12、续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体,在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为F (t)o62. 简述描述停留时间分布函数的特征值？ 2答：用两个最重要的特征值来描述一一平均停留时间和方差。一 f1) 1) f定义式为：1 = Jo tEdt,平均停留时间f是E(t)曲线的分布中心，是E(t)曲线对于坐标原点的一次矩，又称E (t)的数学期望。_22) 2) 是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间的二次矩af =t2E(t)dt-t2o66. 简述建立非理想流动的流动模型的步骤？答：1)通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布； 2)根据所得的

13、有关E (t)或F (t)的结果通过合理的简化提山可能的流动模型，并根据停留吋间分布 的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数；3)结合反应动力学数据通过模拟H算来预测反 应结果；4)通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。67. 简述非理想流动轴向扩散模型的特点？答：1)在管内径向截面上流体具有均一的流速；2)在流动 方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律；3)轴向混合系数Ez在管内为定值; 4)径向不存在扩散；5)管内不存在死区或短路流。68. 简述非理想流动轴向扩散模型的定义？答：为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种 返混与扩散过程的相似性，在

14、平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并人为的假定该轴向 返混过程可以用费克(Fick)定律加以定量描述。所以，该模型称为“轴向分散模型”(或轴向扩散模型)。第五章非均相反应动力学1. 工业催化剂所必备的三个主要条件是： 、 、 。(活性好、选择性高、寿命长)2. 气体在同体表面上的吸附屮物理吸附是靠 结合的，而化学吸附是靠 结合的。(范德华力、化学键力)4. 气体在固体表面上发生吸附吋，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)5. 吸附等温方程式是假定吸附热是随着表面覆盖度的增加而随幂数关系减少的。(Freundlich)6. 吸附等温方程式是按吸附及脱附速率

15、与覆盖率成指数函数的关系导出的。(Temkin)7. 固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于 方程。(BET)8. 在气一固相催化反应巾，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应AB，A的反应速率9. 对于气一固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除 和 的影响。(内扩散、外扩散)16. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由 所致。(分子间碰撞)17. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很S杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰摘所致，这种扩散通常称为 。分子扩散(容积扩散)21. 等温催化剂的有效系数n为催化剂粒子的 与催化剂内部的 之比。（实际反应速率

16、、浓度和温度与其外表面上的相等时的反应速率）24. 气一固相催化反应的闪扩散模数的大小可判别内扩散的影响程度，&愈大，则粒内的浓度梯度就 ,反之，么愈小，内外浓度愈近于 。（愈大、均一）25. 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 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 失活。（物理、化学）58. 气一固相催化反应的动力学步骤?答：1）反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散；2）反应 物在催化剂表面上吸附；3）吸附的反应物转化成反应的生成物；4）反应生成物从催化剂表面上脱附下 来；5）脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。59. 解

17、释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？答：多孔物质催化剂的粒内扩散较为S杂。当 微孔孔径较大时，分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致，这种扩散为分子扩散。当微孔孔径小于分子 的自由程0. lum时，分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞，而成为扩散阻力的主要因素，这 种扩散为努森扩散。1. 凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作 。（固定床反应器）2. 固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于 ,因此与返混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。（平推流）3. 固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要

18、的是床层内流体的流动接近于平推流，因此与返混式的反应器相比，可用 的催化剂和 的反应器容积来获得较大的生产能力。（较少量、较小）4. 目前描述固定床反应器的数学模型可分为 和 的两大类。（拟均相、非均相）5. 描述同定床反应器的拟均相模型忽略了粒子与流体之间 与 的差别。（温度、浓度）6. 描述固定床反应器的数学模型，忽略了粒子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为 。（拟均相模型）7. 描述固定床反应器的数学模型，考虑了粒子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为 。（非均相模型）8. 描述固定床反应器的拟均相模型，根据流动模式与温差的情况它又可分为平推流与有轴向返混的 模型，和同时考虑径向混

19、合和径向温差的 模型。（一维、二维）15. 固定床中的传热实质上包括了 、 以及 几个方面。（粒内传热、颗粒与流体间的传热、床层与器壁的传热）16. 绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用 模型来计算。（拟均相一维）18. 对于固定床反应器，当某一参数变化到一定程度时就可能使床层温度迅速升高，这种现象俗称 ，它是固定床反应器设计和操作中所应注意的问题。（飞温）21简述固定床反应器的优缺点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。1） 催化剂在床层内不易磨损；2） 床层内流体的流动接近于

20、平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来 获得较大的生产能力：3） 固定床中的传热较差；4） 催化剂的更换必须停产进行。22. 简述气固相催化反应固定床反应器拟均相模型的特点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装罝都称作固定床反应器。拟均相模型忽 略了床层中粒子与流体间温度与浓度的差别。23. 简述气固相催化反应固定床反应器非均相模型的特点？答：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。非均相模型考 虑了粒子与流体间温度与浓度的差别。第七章流化床反应器1. 所谓流态化就是固体粒子像 一样进行流动的现象。（流体）2. 对于

21、流化床反应器，当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为 。（起始流化速度）3. 对于液一固系统的流化床，流体与粒子的密度相差不大，故起始流化速度一般很小，流速进一步提高时，床层膨胀均匀且波动很小，粒子在床内的分布也比较均匀，故称作 。（散式流化床）4. 对于气一固系统的流化床反应器，只有细颗粒床，才有明显的膨胀，待气速达到 后才出现气泡;而对粗颗粒系统，则一旦气速超过起始流化速度后，就出现气泡，这些通称为 。（起始鼓泡速度、鼓泡床）5. 对于气一固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦

22、愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为 。（聚式流化床）6. 对于气一固系统的流化床反应器，气泡在上升过程中聚并并增大占据整个床层，将固体粒子一节节向上推动，直到某一位置崩落为止，这种情况叫 。（节涌）7. 对于流化床反应器，当气速增大到某一定值吋，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为 。（带出速度或终端速度）8. 对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的 与粒子的 相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为带出速度。（曳力、重力）11. 对于气一固相流化床，部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外，多余的气体都以气泡状态通过床层，因此人们把气泡与气

23、泡以外的密相床部分分别称为 与 。（泡相、乳相）12. 气一固相反应系统的流化床中的气泡，在其尾部区域，由于压力比近傍稍低，颗粒被卷了进来，形成了局部涡流，这一区域称为 。（尾涡）13. 气一固相反应系统的流化床中的气泡在上升过程中，当气泡大到其上升速度超过乳相气速时，就有部分气体穿过气泡形成环流，在泡外形成一层所谓的 。（气泡云）14. 气一同相反应系统的流化床反应器中的气泡， 和 总称为气泡晕。（尾涡、气泡云）17. 在气一固相反应系统的流化床中设置分布板，其宗旨是使气体 、 、 和 为宜。（分布均匀、防止积料、结构简单、材料节省）19. 在流化床中设计筛孔分布板时，通常分布板开孔率应取约

24、 ,以保证一定的压降。（1%）20. 在流化床中为了传热或控制气一固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它同时具有 , 并甚至 的作用。（传热、控制气泡聚、减少颗粒带出）21. 在流化床中为了传热或控制气一固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的 梯度和 梯度。（温度、浓度）22. 在流化床中为了传热或控制气一同相间的接触，常在床闪设罝闪部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的 作用，从而导致床内产生明显的温度梯度和浓度梯度。（阻滞23. 气一固相反应系统的流化床反应器中，由于上

25、升气泡的尾涡中夹带着颗粒，它们在途中不断的与周围的颗粒进行着交换，大量的颗粒被夹带上升，这种循环相当剧烈，所以自由床中的颗粒可认为是 的。（全混）24. 气一固相反应系统的流化床存在着 、 、 及 四类区域。（气泡区、泡晕E、上流E、回流区）25. 当气流连续通过流化床的床层时，床层内那些带出速度小于操作气速的颗粒将不断被带出去，这种现象称为 。（场析）38. 描述流化床的气泡两相模型，气泡相为向上的 式流动，其屮无催化剂粒子，故不起反应，气泡大小均一。（平推）39. 描述流化床的气泡两相模型，反应完全在乳相中进行，乳相流动状况可假设为 或 。（全混流、平推流）40. 描述流化床的气泡两相模型

26、，反应完全在 相屮进行，乳相流动状况可假设为全混流或平推流。（乳）45. 是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。（多相反应过程）46. 多相反应过程是指同时存在 相态的反应系统所进行的反应过程。（两个或更多）53简述聚式流化床的形成？答：对于气一同系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高, 气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为聚式流化床。55.简述描述流化床的特征流速的定义？答：特征流速为起始流化速度和带出速度。1） 当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称 为起始流化速度

27、。2） 当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速 度称为带出速度或终端速度。57. 简述流化床反应器的优点？答：1）传热效能高，而且床A温度易维持均匀；2） 大量固体粒子可方便的往来输送，对于催化剂迅速失活而需随时再生的过程来说，能够实现大规 模的连续生产。3） 由于粒子细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。58. 简述流化床反应器的缺点？答：1）气流状况不均，不少气体以气泡状态经过床层，气一固两相接触不够有效；2） 粒子运动基本上是全混式，因此停留时间不一。在以粒子为加工对象时，影响产品质量的均一性，） 且粒子的全混造成了气体的部分返混，影响反应速率和造成副反应的增加；3） 粒子的磨损和带出造成催化剂的损失，并要设置旋风分离器等粒子回收系统。60. 简述气泡的结构及其行为？答；气泡的顶是呈球形的，尾部略为内凹，在尾部区域，由于压力比近傍稍低，颗粒被卷了进来，形成 局部涡流，这一区域称为尾涡。在气泡的上升的途中，不断有一部分颗粒离开这一区域，另一部分颗粒 补充进来，这样就把床层下部的颗粒夹带上去而促进了全床颗粒的循环与混合。部分气体可穿过气泡进 行物质交换，在泡外形成一环流，称为气泡云。尾涡与气泡云随气泡上升，其中所含粒子浓度与乳相中 几乎相同，二者浑然一体，形成气泡晕。