2012年云南昆明理工大学化学反应工程考研真题A卷.doc

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2012 年云南昆明理工大学化学反应工程考研真题 A 卷 1 True or False（15 points）（注意：全填一个字母不得分） Directions: In this part, there are two choices for each blank. You are required to choose the ONE answer and fill in the blanks with the letter “T” or “F”. （）1.1 收率可表明复合反应中主副反应的相对大小。（）1.2 数学模型一般分为机理模型、半经验模型和经验模型。（）1.3 合成氨反应为典型的气相均相反应。（）1.4 空间时间的倒数称为空间速度。（）1.5 平行反应是指反应生成的产物能进一步转化为其他产物的反应。（）1.6 对于可逆放热反应，随反应物浓度的减少，反应速率减少。（）1.7 闭式系统是指流体粒子在系统进口处有进无出，在出口处有出无进的系统。（）1.8 分布密度为单位时间内流出设备的粒子量与粒子总量之比。（）1.9 对两步均为一级的连串反应(E1＜E2)，等温操作的温度应采取先高后低呈下降型的序列。（）1.10 所测得的E(τ)曲线存在双峰时，可判断反应器内出现了短路现象。（）1.11 间歇恒容反应过程，达到一定反应率所需要的反应时间与反应器大小无关。（）1.12 对绝热管式反应器，最终反应率越高，最佳进料温度越低。（）1.13 催化剂有加快或减慢化学反应速率的作用。（）1.14 只有在固定床中床层高度L超过颗粒直径dp的一百倍时，才可略去轴向返混的影响。（）1.15 颗粒密度是指由催化剂自身构成的密度。 2 Cloze（15 points） Directions: In this section, you are required to fill in the blanks with the exact words you have studied. 2.1 化学反应按相数和类别可分为（）和（）反应。 2.2 化学反应的反应率、收率和选择性的关系式为( )。 2.3 单位体积、单位表面积和单位质量反应速率之间的换算关系：riV=（）riS=（）riW。 2.4 写出最佳温度和平衡温度的关系式( 2.5 停留时间分布的函数有（）和（）两种。 2.6 对于轴向扩散模型，Pe 增加，说明越接近( 2.7 写出 CSTR 的热稳定条件式( 2.8 在 PFR 中进行双反应组分平行反应，当主反应两反应组分的级数均大于副反应的，应 )、( )。 )。 )。选择( )加料方式。 )。 )和( ) JD（传质 J 因子）。 2.9 吸附按固体表面的吸附现象可分为( 2.10 传热 J 因子 JH = ( 3 Short answer question (48 points) Directions: In this part, you are required to answer the questions in the fewest possible words. 3.1 写出膨胀因子和膨胀率的计算式，说明其物理意义，并分析惰性气体对它们的影响。 3.2 说明符合平推流和全混流流动的工业反应器，并写出它们的无因次平均停留时间和方

差的值。 3.3 写出绝热温升的定义式，说明其物理意义以及不同反应绝热温升的大小。 3.4 试绘出在(1)过程为内扩散控制、(2)外扩散影响可以忽略情况下，可逆反应 A B 中反应物在球形颗粒上的浓度分布图，并写出它们的速率方程式。 4 Derivation (24 points，4.1：10 points, 4.2：4 points, 4.3：10 points) 4.1 Deduce the kinetic equation from the follow mechanism equations: (Ⅰ) C + 2σ1 (Ⅳ) Pσ1 Dσ2，(Ⅲ) 2C1/2σ1 + Dσ2 2C1/2σ1，(Ⅱ) D + σ2 P + σ1，(Ⅴ) Qσ2 Q + σ2 Pσ1+ Qσ2+ σ1， 4.2 Deduce the mechanism equations from the kinetic equation: r  1(  ppKKk 1 C S D pK pK CD  C C P P   P ppKKk 2 QP S pK  QQ P 2 1() pK D ) D 4.3 恒容间歇下，反应 A+B→L 的动力学方程式为度表示的等温积分形式 kt  1  c B 0 ln cc 0 B cc 0 A A B c A 0 。  dc  A dt kc c BA （cA0 ≠ cB0），试推导其用浓 5 Calculation (48 points) 5.1 常压、高温下氨在铁催化剂上分解，反应计量方程式为 NH3→0.5N2+1.5H2。现有含 91% 氨和 9%惰性气体的原料进入反应器进行分解，在反应器出口处测得未分解的氨气为 5%，求氨的转化率及反应器出口处组分的摩尔分数。 5.2 在 PFR 和 CSTR 反应器中进行二级反应，当进料初浓度从 30%降到 4%，若要求反应结果的残余浓度维持在 0.1%，问进料体积流量应作何调整？分析计算结果。 5.3 纯组分 A 在 PFR 中进行气相反应 A→4R，反应速率可用 rA=kcA 表示，为使转化率由 1/3 提高到 2/3，问反应器体积要增大几倍？ 5.4 流动管式反应器中进行环己烷 C6H12 催化脱氢制苯反应，原料气进料为：氢 6 mol/ks，环己烷 2 mol/ks，反应器出口环己烷转化率 XA=14.2%，宏观反应速率 RA=0.5 mol/(s·L)，球形催化剂直径 dp=0.355 cm，孔容 Vg=0.46 cm3/g，孔隙率εp=0.57，比表面积 Sg=220 m2/g，曲节因子τ=4.5。分子扩散系数 DAB=0.01cm2/s。反应于等温等压下进行，T=437 ℃，总压 p=1.4 MPa (13.8 atm)，反应可视作一级不可逆反应，试计算催化剂的内扩散效率因子（假设内扩散影响严重）？

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