题目
对于一个正常动力学的反应,社总人口、出口组成及处理量完全相同的条件下,采用(),反应器的总体积最小 A. 单个CSTRB. 多个CSTR串联C. 多个CSTR并联D. 以上方案的效果是相同的
对于一个正常动力学的反应,社总人口、出口组成及处理量完全相同的条件下,采用(),反应器的总体积最小
- A. 单个CSTR
- B. 多个CSTR串联
- C. 多个CSTR并联
- D. 以上方案的效果是相同的
题目解答
答案
B
解析
考查要点:本题主要考查连续搅拌釜式反应器(CSTR)的配置对总体积的影响,涉及反应工程中反应器串联与并联的比较。
解题核心思路:
在相同处理量、出口转化率的条件下,串联多个CSTR可以通过分阶段提高转化率,使每个反应器的体积更小,从而总体积最小。而并联或单个CSTR无法实现这种优化。
破题关键点:
- 串联反应器可分担转化率,缩短每个反应器的停留时间,减少单个体积。
- 并联反应器仅分担处理量,无法降低单个体积。
- 单个CSTR需通过增大体积来满足转化率要求。
对于动力学反应,在总处理量、出口转化率相同的条件下,反应器总体积的计算与反应器配置密切相关:
-
单个CSTR
体积公式为:
$V = \frac{Q}{k C_A^n} \cdot \left( \frac{1}{C_A^0} - \frac{1}{C_A} \right)$
需要较大的体积以实现目标转化率。 -
多个CSTR串联
将总转化率分配到多个串联反应器中,每个反应器的体积可减小。例如,对于一级反应,串联$n$个相同体积的CSTR,总体积为单个CSTR的$\frac{1}{n}$。 -
多个CSTR并联
并联反应器仅分担处理量,每个反应器的体积与单个CSTR相同,总体积与并联数量成正比,无法减小。
结论:串联配置通过分阶段优化,总体积最小。