题目
在一个连续流动的反应器中反应：Ararr;B等温进行，计算当进料的摩尔流率为5mol/h.假设反应速率-rA为： （a）-rA=k，k=0.05mol/h.L时 （b）-rA=kCA，k=0.0001s-1时 （c）-rA=kCA2，k=3L/molmiddot;h时 消耗99%的组分A（即CA=0.01CA0）时，对CSTR和PFR反应器需要的反应器体积。 进料的体积流量为10L/h。[注意：FA=CAv。当体积流量恒定时，v=v0，因此，FA=CAv0。故CA0=FA0/v0=（5mol/h）/（10L/h）=0.5mol/L。]
在一个连续流动的反应器中反应：Ararr;B等温进行，计算当进料的摩尔流率为5mol/
h.假设反应速率-rA为： （a）-rA=k，k=
0.05mol/h.L时 （b）-rA=kCA，k=0.0001s-1时 （c）-rA=kCA2，k=3L/molmiddot;h时 消耗99%的组分A（即CA=0.01CA0）时，对CSTR和PFR反应器需要的反应器体积。 进料的体积流量为10L/h。[注意：FA=CAv。当体积流量恒定时，v=v0，因此，FA=CAv0。故CA0=FA0/v0=（5mol/h）/（10L/h）=0.5mol/L。]
h.假设反应速率-rA为： （a）-rA=k，k=
0.05mol/h.L时 （b）-rA=kCA，k=0.0001s-1时 （c）-rA=kCA2，k=3L/molmiddot;h时 消耗99%的组分A（即CA=0.01CA0）时，对CSTR和PFR反应器需要的反应器体积。 进料的体积流量为10L/h。[注意：FA=CAv。当体积流量恒定时，v=v0，因此，FA=CAv0。故CA0=FA0/v0=（5mol/h）/（10L/h）=0.5mol/L。]
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定反应器类型和反应速率方程
对于连续流动反应器（CSTR）和理想流动反应器（PFR），我们需要根据反应速率方程来计算所需的反应器体积。反应速率方程分别为：
- 零级反应：$-r_A = k$
- 一级反应：$-r_A = kC_A$
- 二级反应：$-r_A = kC_A^2$
步骤 2：计算PFR反应器体积
对于PFR反应器，我们使用物料平衡方程和反应速率方程来计算体积。对于零级反应，一级反应和二级反应，体积计算公式分别为：
- 零级反应：$V = \frac{v}{k}(C_{A0} - C_A)$
- 一级反应：$V = \frac{v}{k} \ln \frac{C_{A0}}{C_A}$
- 二级反应：$V = \frac{v}{k} \left(\frac{1}{C_A} - \frac{1}{C_{A0}}\right)$
步骤 3：计算CSTR反应器体积
对于CSTR反应器，我们使用物料平衡方程和反应速率方程来计算体积。对于零级反应，一级反应和二级反应，体积计算公式分别为：
- 零级反应：$V = \frac{F_{A0} - F_A}{-r_A} = \frac{F_{A0} - F_A}{k}$
- 一级反应：$V = \frac{F_{A0} - F_A}{-r_A} = \frac{F_{A0} - F_A}{kC_A}$
- 二级反应：$V = \frac{F_{A0} - F_A}{-r_A} = \frac{F_{A0} - F_A}{kC_A^2}$
步骤 4：代入具体数值
- 零级反应：$k = 0.05 \text{ mol/h.L}$，$C_{A0} = 0.5 \text{ mol/L}$，$C_A = 0.01 \times 0.5 = 0.005 \text{ mol/L}$，$v = 10 \text{ L/h}$
- 一级反应：$k = 0.0001 \text{ s}^{-1} = 0.0001 \times 3600 \text{ h}^{-1} = 0.36 \text{ h}^{-1}$
- 二级反应：$k = 3 \text{ L/mol.h}$
对于连续流动反应器（CSTR）和理想流动反应器（PFR），我们需要根据反应速率方程来计算所需的反应器体积。反应速率方程分别为：
- 零级反应：$-r_A = k$
- 一级反应：$-r_A = kC_A$
- 二级反应：$-r_A = kC_A^2$
步骤 2：计算PFR反应器体积
对于PFR反应器，我们使用物料平衡方程和反应速率方程来计算体积。对于零级反应，一级反应和二级反应，体积计算公式分别为：
- 零级反应：$V = \frac{v}{k}(C_{A0} - C_A)$
- 一级反应：$V = \frac{v}{k} \ln \frac{C_{A0}}{C_A}$
- 二级反应：$V = \frac{v}{k} \left(\frac{1}{C_A} - \frac{1}{C_{A0}}\right)$
步骤 3：计算CSTR反应器体积
对于CSTR反应器，我们使用物料平衡方程和反应速率方程来计算体积。对于零级反应，一级反应和二级反应，体积计算公式分别为：
- 零级反应：$V = \frac{F_{A0} - F_A}{-r_A} = \frac{F_{A0} - F_A}{k}$
- 一级反应：$V = \frac{F_{A0} - F_A}{-r_A} = \frac{F_{A0} - F_A}{kC_A}$
- 二级反应：$V = \frac{F_{A0} - F_A}{-r_A} = \frac{F_{A0} - F_A}{kC_A^2}$
步骤 4：代入具体数值
- 零级反应：$k = 0.05 \text{ mol/h.L}$，$C_{A0} = 0.5 \text{ mol/L}$，$C_A = 0.01 \times 0.5 = 0.005 \text{ mol/L}$，$v = 10 \text{ L/h}$
- 一级反应：$k = 0.0001 \text{ s}^{-1} = 0.0001 \times 3600 \text{ h}^{-1} = 0.36 \text{ h}^{-1}$
- 二级反应：$k = 3 \text{ L/mol.h}$