题目
[例6.2]自催化反应 +Parrow arrow P+P 是一个等密度反应过程,反应速率为 _(A)=(k)_(A)(C)_(P), 速-|||-率常数为 .001L/(molcdot s), 进料流量为 _(0)=0.002(m)^3/s _(AO)=2kmol(m)^2 _(PO)=0, 转化率 _(A)=-|||-0.98,试计算下列反应器的体积。-|||-(1)全混流反应器(CSTR)。-|||-(2)两个等体积全混流反应器串联的组合反应器。-|||-(3)平推流反应器。-|||-(4)循环比 R=1 的循环反应器。-|||-(5)具有最小体积的循环反应器。
题目解答
答案
解析
步骤 1：全混流反应器(CSTR)
全混流反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0}{kC_{A0}(1-X_A)X_A}$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率。
步骤 2：两个等体积全混流反应器串联的组合反应器
两个等体积全混流反应器串联的组合反应器的总体积计算公式为 $V = 2 \times \frac{q_0}{kC_{A0}(1-X_{A1})X_{A1}}$，其中 $X_{A1}$ 是第一个全混流反应器的转化率。
步骤 3：平推流反应器
平推流反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0}{kC_{A0}(1-X_A)X_A}$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率。
步骤 4：循环比 R=1 的循环反应器
循环比 R=1 的循环反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0(1+R)}{kC_{A0}} \ln \left( \frac{1+R(1-X_A)}{R(1-X_A)} \right)$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率，$R$ 是循环比。
步骤 5：具有最小体积的循环反应器
具有最小体积的循环反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0(1+R)}{kC_{A0}} \ln \left( \frac{1+R(1-X_A)}{R(1-X_A)} \right)$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率，$R$ 是循环比。
全混流反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0}{kC_{A0}(1-X_A)X_A}$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率。
步骤 2：两个等体积全混流反应器串联的组合反应器
两个等体积全混流反应器串联的组合反应器的总体积计算公式为 $V = 2 \times \frac{q_0}{kC_{A0}(1-X_{A1})X_{A1}}$，其中 $X_{A1}$ 是第一个全混流反应器的转化率。
步骤 3：平推流反应器
平推流反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0}{kC_{A0}(1-X_A)X_A}$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率。
步骤 4：循环比 R=1 的循环反应器
循环比 R=1 的循环反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0(1+R)}{kC_{A0}} \ln \left( \frac{1+R(1-X_A)}{R(1-X_A)} \right)$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率，$R$ 是循环比。
步骤 5：具有最小体积的循环反应器
具有最小体积的循环反应器的体积计算公式为 $V = \frac{q_0(1+R)}{kC_{A0}} \ln \left( \frac{1+R(1-X_A)}{R(1-X_A)} \right)$，其中 $q_0$ 是进料流量，$k$ 是速率常数，$C_{A0}$ 是初始浓度，$X_A$ 是转化率，$R$ 是循环比。