《化工反应原理与设备》课后习题.docx

化工反响原理与设备课后习题答案模块一根底学问硬度就是单位面积上所受的力。就维氏硬度来说，“单位面积”就是指的压痕大小，“力”就是载荷也就是硅码的重量，HVKHV10>HV30分别是1KG>IoKG和30KG。载荷的选择跟工件的材料、大小、厚薄、硬化层深度有关。同时，硬度的实质是材料抵抗塑性变形的力气。材料的这种性能是跟显微组织有关的，是材料各组成相机械性能的综合表达。假设单位面积压痕内材料的组织愈均匀，则打出来的硬度愈能表达材料本身的真实性能。所以，一般来说，硬度测试都尽可能选择大的载荷，以期能获得最大的压痕，以代表最多的组织的综合性能。HVl的压痕较小，硬度测试时对组织的敏感性较强。打外表硬度时压痕内残奥占多数与马氏体占多数得到的硬度差异会很大，同样道理打心部硬度时，也要考虑到铁素体及贝氏体的影响。我的经验,用HVl测试齿轮的外表硬度及心部硬度时，能否跟HV30或HRC.HRA直接换算，一般来说，假设外表残奥一级，心部100%板条马氏体的话，则外表硬度和心部硬度用HVKHVl0、HV30以及HRC、HRA测试结果全都。回到楼主的问题，齿轮的外表硬度以及心部硬度测试，假设外表有效硬化层深度在0.4Inn以上，可以用洛氏硬度测试，HRC或HRA均可，然后依据<GBT1172-1999黑色金属硬度和强度换算值换算为HV30；心部硬度可以直接测试HRC,换算为心部强度（测试心部硬度的最终目的也就是为了获得心部强度）再换算为HVlO（假设有必要的话）。1维氏硬度试验从理论上假设材料均匀的话与载荷无关，也就是说测出的硬度是一样的。2但实际生产中不是这样，偏差很大，可以理解为：材料不均匀造成硬度不均匀；裁荷越小，压痕越小，测量人为误差越大。因此，尽可能承受大载荷减小测量误差。3留意载荷的选择要考虑硬度值范围，假设材料本身硬度低载荷选择过大，会造成压痕过大反而不好测量填空题1. 连续、半连续、间歇；3.O, O.15mol(m3s);5. C >C >C >C , CQCAG AS AC Ac AG AS AC Ac6. 无穷大，0；8.外表反响速率，内集中速率；10.极慢速反响；2. 微元时间，微元体积，浓度，温度;4.-1, -2/3, O.4NaoC C QC心C ；AG AS AC Ac7. 越大，相等；9. 均相，非均相，动力学特性；推断题12345678910XXXXXXXXX思考题1. 三种操作方式：间歇操作、连续操作、半连续操作。间歇操作间歇反响过程是一个非定态过程，反响器内物系的组成随时间而变，这是间歇过程的根本特征。间歇反响器在反响过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，即不存在物料的流淌，整个反响过程都是在恒容下进展的。反响物系假设为气体，则必布满整个反响器空间;假设为液体，虽不布满整个反响器空间，但由于压力的变化而引起液体体积的转变通常可以无视，因此按恒容处理也足够准确。连续操作连续操作的反响器多属于定常态操作过程，即反响器内任何部位的物系参数，如浓度及反响温度等均不随时间而转变，只随位置而变。大规模工业生产的反响器绝大局部都是承受连续操作，由于它具有产品质量稳定，劳动生产率高，便于实现机械化和自动化等优点。这些都是间歇操作无法与之相比的。然而连续操作系统一旦建立，想要转变产品品种是格外困难的，有时甚至要较大幅度地转变产品产量也不易办到，但间歇操作系统则较为灵敏。半连续(半间歇)式操作半连续反响器的反响物系组成必定既随时间而转变，也随反响器内的位置而转变。2. 反响器内存在不同停留时间的流体粒子以及不同停留时间流体粒子之间的混合即返混。缘由：滞留区的存在沟流和短路循环流流体流速分布不均匀集中。3. 沉淀法浸渍法混合法熔融法离子交换法。4. 抱负置换流淌模型：方差2=0,2=0,平均停留时间：/=Vv,(T=I0抱负混/ORO合流淌模型：平均停留时间f=V/V,"=>e-0d=1,方差。2=2,°O,2=x2e-o-I=J05. 依据双膜理论反响过程可描述如下：气相中的反响组分A从气相主体通过气膜向气液相界面集中，其分压从气相主体处P的降AG至界面处POAi在相界面处组分A溶解并到达相平衡。听从亨利定律。此时P=Hc,其中“是亨利AiAAi4系数，P是相界面出组分A的浓度。Ai溶解的组分A从相界面通过液膜向液相主体集中。在集中的同时，与液相中的反响组分B发生化学反响，生成产物。此过程是反响与集中同时进展。反响生成的产物向其浓度下降的方向集中。产物假设为液相，则向液体内部集中；产物假设为气相，则集中方向为：液相主体一液膜一相界面一气膜一气相主体。6. 七步：反响物外集中，内集中，吸附，外表反响，脱附，产物内集中，外集中。7. 抱负吸附认为吸附活化能不随掩盖率的变化而变化，而真实吸附认为吸附活化能随掩盖率的变化而变化。8. 定量描述反响速率与影响反响速率因素之间的关系式称为化学动力学方程。宏观动力学与本征动力学的区分是，宏观考虑了传质过程。9. 外集中做把握步骤即内集中过程的阻力很小，外表反响过程的速率很快。反响过程的速率取决于外集中的速率。浓度变化为：C»C-CQCAGASACAc内集中做把握步骤即反响过程的传质阻力主要存在于催化剂的内部孔道，外表反响过程的速率和外集中的速率很快。浓度变化为：C»0AGASACAe外表反响做把握步骤即传质过程的阻力可以无视，反响速率主要取决于外表反响过程。通常称为动力学把握。浓度变化为：CPCQC»cAGASACAe10. 转化率X=-Ct-A-AnAO收率_在系统系统中生.成H的消耗的夫耗的犬健组分的置参与系统入系统中的关的物质物质产率$_在系统中生成口的产物消耗的关键组分的物质的量"参加反应的关键组分的物质的量三率的关系为：Y=xSA计算题1.k=k-=2.654×104×=i.66×10-,5molL-1S-,Pa 由于 C =C ,所以 C=C，即 Jr )=C2,则 k=1 xa , X =0.9AOBoa Ba ac 1-x AAOAPC(RT)3(8314×303)3IA+OA3.反响机理：IAo+BfCo+D(ft三m)COC+_dnndxndxCdxI-XVdtVd(V(1+xy)dt(1+xy)dta0(1+xy)a=1.2×(1-x)=1.2×0.15=0.18dtA1 1(-)_J-_J-5. 孔容Vg-=0.24,孔隙率£=上_匕_=1652.7=39pp1.652.71-PS1.65P6.DAB=0.436 XTP(I / M + 1/M )0.5723 «5(1/15 + l32)5B= 0.436 X = 0.91 cm 2/ $p(V 4 + V/)2IOl .3 X (22.44 4+16.6/)2AB££0.37RK03I10-De=D-C-=D-=0.91×=0.09cm2/s,=-Jf=-1=1.05AB3.8s3VDe3V0.09C 34 g -34 Q 3x1.05 - Q -3×1.05 lan( 3 ) =:"= 1e3, ÷ e-3. e3.os + e-3i3tan(3)=他-e-,=esm_e,。？=97,=1(1_,)=0,798e3<p,+e-3<p,e3o.7+Q-3×o.70.70.972.1圆柱形催化剂:7.参考例题1-8p0.64dG().43X2023×I(MX)÷I(X)(X)=I-B-=I0.28,R-=236.99bP0.89加(l-)1.4×10-×(1-0.28)×3600PSB0.3<236.99<300,J=2.10×236.99-5=0.129PMP = g RTIOl.3X248.9.P PD要消退内集中,0.129 × 2023 × 10002/3 = 36(X) × IO(XX)R 03 ,30.521.06 X 350 × 100001.4× 10-4.)-2/3= 13.11 cm /sX 5.93 X 10 75.93x10 -4 ().267lDe则R 03×3 = 0.3× 3×=5.6 × 10 9 m ,10-3 =0.09 cm0.1=5.93×104g/cm38314x(220+273)DK=4850dJ%=4850×5.6×10×J(500+273=0.0069cm2/s0.52De=0.(X)11cm2s(/+/)×30.!55'0.006910.V=V(l+Xy),1+Xy=2,x=/,OAAAOAAAOA3一级反响：一"A=kCLJi-A=kC，出=k(1-X)，VdtaV(1+Xy)dta0(1+xy)dtAOAAAOAAAO1_1k=ln()/1=ln()×=0.137min1-x1-2/38模块二釜式反响器填空题dd1.分子间碰撞，传质，传热；2.Q=Q,c>R；crdTdT3.7.8s,623.8s；4.操作线，动力学线；5.V=1反，物料的性质，搅拌器类型；6.V(-r)(-H),KA(T-Tw);ra7.小于，各釜体积相等；8.装料，卸料，清洗；9. 搅拌釜封头，搅拌轴，填料密封，机械密封；10.反响器本身对热的扰动有无自行恢复平衡的力气,反响过程中各有关参数(流量、进口温度、冷却温度等)发生微小变化时，反响器内的温度将会有多大的变化;推断题12345678910XX×X×XXX思考题1 .由于多釜串联完成生产任务所需的反响器体积小于单釜状况，所以多釜串联釜式反响器的生产力气大于单釜釜式反响器。2 .作用：反响器内的物料借助搅拌器的搅拌，到达物料的充分混合，增加物料分子碰撞，强化反响器内物料的传质传热。选择：工业上搅拌器的选型主要依据流体的流淌状态、流体性质、搅拌目的、搅拌容量及各种搅拌器的性能特征来进展。一般状况下，流体的粘度对搅拌的影响较大，所以，可依据液体粘度来选型。对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如旋浆式、涡轮式；对于高粘度液体，应选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。另外，搅拌目的和工艺过程对搅拌的要求也是选型的关键。对于低粘度均相液体混合，要求大的循环流量，因此主要选择各旋浆式搅拌器。对于非均相液液分散过程，要求液体涡流湍动猛烈和较大的循环流量，应优先选择涡轮式搅拌器。对于固体悬浮操作，必需让固体颗粒均匀悬浮于液体之中，当固液密度差小，固体颗粒不易沉降的固体悬浮，应优先选择旋浆式搅拌器。当固液密度差大，固体颗粒沉降速度大时，应选用开启式涡轮搅拌器。对于结晶过程，往往需要把握晶体的外形和大小，需