1、“聚合過程原理”習題第二章 1. 按物料的相態、結構形式、操作方式和流體流動及混合形式分類，反應器可分為那幾類？2. 名詞解釋：返混;微觀混合; 宏觀混合; 停留時間分布函數; 停留時間分布密度函數; 平均停留時間;有效利用系數3. 理想反應器設計的基本原理是什么？4. 反應器的流動模型有哪些？各有何特點？5. 平推流及理想混合反應器的停留時間分布有何特點？6. 返混對簡單反應、復雜反應和連串反應各有何影響？7. 描述連續式反應器的重要性質有哪些？8. 微觀混合和宏觀混合對理想混合反應器各有何影響？第三章1. 在雙分子熱引發和雙基終止時，間歇式和連續全混式反應釜對產物的轉化率、累積平均聚合度有

2、何影響？2. 在陽離子聚合中，采用間歇操作和連續操作對其轉化率和平均聚合度和分子量分布有何影響？3. 要制取高分子量的縮聚物時，在理論上和操作方式上可采取哪些措施？4. 間歇操作的和連續全混反應釜對縮聚反應的分子量分布有何影響?第四章 1. 非牛頓流體可分為幾類？各有何主要特征？2. 影響高聚物剪切流動曲線的因素有哪些？3. 賓漢塑性流體為何具有屈服應力？4. 名詞解釋:入口效應;孔口膨大(Barns)效應;彈性回縮現象;法向應力效應;Toms效應5. 利用冪律模型如何計算流動行為指數n？6. 為何流體的假塑性行為只表現在某一剪切速率范圍內？7. 指出下列體系可能屬于哪種非牛頓流體類型？高分子

3、凝膠，飽和聚酯溶液，牙膏，聚丙烯熔體。8. 可采用哪些儀器和方法可測量非牛頓流體的流變特性?9. 試討論高聚物的平均分子量及分子量分布對其剪切流動曲線的影響.10. 為何脹塑性流體的粘度隨剪切應力的增加而增大?第五章1. 工藝過程對攪拌的要求主要有哪幾種?各起何作用?2. 漩渦對聚合過程有何影響？工業上可采取哪些措施消除攪拌所產生的漩渦？3. 說明Navier-Stokes方程式和無因次Navier-Stokes方程式中各項所代表的物理意義。4. 解釋功率準數、無因次速度、泵送準數和無因次混合時間的物理意義。5.工業上處理不相溶液體有哪些方法？各起何作用？6. 在分散體系中,有哪些力作用于分散

4、相?對分散相起什么作用?7. 在“混合和攪動”及“懸浮”類型的聚合體系中,攪拌任務的“尺度” 和“難度”各指什么?8. 表征攪拌器特性和行為的無因次準數有哪些?各與流體及攪拌器的什么特征有關?9. 攪拌器功率計算和壓力計算的基礎是什么?10. 什么是攪拌過程的混合時間?它與攪拌過程有何聯系?11. 攪拌器的設計中主要應確定哪些參數?12. 在攪拌聚合釜的放大時,著重需考慮的問題是什么? “方次法則”中的指數有何意義?第六章1. 在聚合過程中,可采取哪些措施控制聚合反應所產生的熱量?2. 說出攪拌聚合釜的幾種傳熱方式和作用.3. 可采用那些方法提高總包傳熱系數K的值?4. 闡述攪拌分散過程和傳質

5、過程的關系,它們與攪拌器的設計有何聯系?計算題1. 有一反應，在一間歇反應器中進行，經過8 min后， 反應物轉化掉80%，經過18min后，轉化掉90%。求表達此反應的動力學方程式。N=22. 反應，在恒容下用等摩爾H2和NO進行實驗，測得以下數據：求此反應的反應級數。總壓 0.272 0.326 0.381 0.435 0.443半衰期 S 256 186 115 104 67解：5.585.234.914.644.2-4.3-4.11-3.96-3.83-3.613. 可逆一級液相反應P，以知，當此反應在間歇反應器中進行時，經過8min后，A的轉化率是33.3%，而平衡轉化率是66.7%

6、，求此反應的動力學方程式。4. 三級氣相反應，在30及1下，以知反應的速度常數，今若以表示，反應速度常數應為何值？5. 考慮反應，其動力學方程式為，試推導在恒容下以總壓P表示的動力學方程。：6. 在700及3恒壓下發生下列反應：，反應開始時，系統中含有C4H10為116 kg，當反應完成50%時，丁烷分壓以2.4Kg/cm2·s的速率發生變化，試求下列項次的變化速率：（1）乙烯分壓；（2）的摩爾數；（3）丁烷的摩爾分率。7. 在一等溫操作的間歇反應器中進行某一級液相反應，13min后反應物轉化掉70%。今若把此反應移至平推流反應器或全混流反應器中進行，為達到相同的轉化率，所需的空時和

7、空速各是多少？解：間歇反應器=ln=13 k=0.0926min-1平推流反應器 = ln=13min 全混流反應器 = = =25.2min8. 在555K及0.3MPa在平推流管式反應器中進行反應：A P，已知進料中含30% A（摩爾百分數），其余為惰性物料，加料流量為6.3 mol/s，動力學方程式為 ，為了達到95%轉化率，試求：(1) 所需空速為多少？(2) 反應器容積大小。解：CAO=0.019134mol/l =0.0019134mol/l= =ln10=8.528s=0.3293m3/s V= V0=0.3293×8.528=2.808m39. 液相反應A P在一間歇

8、反應器中進行，反應速度如下表所示：CA mol/l 0.10.20.30.40.50.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0(-rA) mol/lmin0.10.30.50.60.50.25 0.1 0.06 0.05 0.045 0.042(1) 若CA0=1.3mol/l，CAf =0.3mol/l，則反應時間為多少？(2) 若在平推流反應器中進行，CA0=1.5mol/l，FA0=1000mol/hr，求XA=0.80時所需反應器大小。(3) 當CA0=1.2mol/l，FA0=1000mol/hr，XA=0.75時，求所需的全混流釜式反應器大小。（1） 由表作出曲線（1）0.10.

9、20.30.4050.60.70.81.01.32.00.10.30.50.60.50.250.10.060.050.0450.042103.3321.67241016.672022.2223.8（2）10. 均相氣相反應A 3P，服從二級反應動力學。在0.5 MPa、350和V0 = 4 m3/hr下，采用一個2.5 cm內徑、2 m長的實驗反應器，能獲得60%轉化率。為了設計工業規模反應器，當處理量為320 m3/hr，進料中含50%惰性物料時，在2.5 MPa和350下反應，為了獲得80%轉化率，（1）需用2.5 cm內徑、2 m長的管子多少根？（2）這些管子應以平行或串聯聯結？假設流動

10、狀況為平推流，忽略壓降，反應氣體符合理想氣體行為。11. 丙烷熱裂解為乙烯的反應可表示為C3H8 C2H4+CH4（忽略副反應），在772等溫反應時，動力學方程式為 ，其中k=0.4 hr-1。若系統保持恒壓，P=0.1MPa，V0=800 l/hr（772，0.1MPa），求當XA=0.5時，所需反應器體積。解：恒壓變容反應12. 理想氣體分解反應AP+S，在初始溫度為348K、壓力為0.5MPa，反應器容積為0.25M3下進行，反應的熱效應在348K時為-5815J/mol，假定各物料的比熱在反應過程中恒定不便，且分別為CPA=126J/molK，CPP=CPS=105J/molK；反應速

11、度常數如下表所示：試計算在絕熱情況下達到90%轉化率所需的時間。T，K 345 350355 360 365K，hr-12.33 3.284.61 7.20 9.41T/K345350355360365/h-12.333.284.617.209.41試計算在絕熱情況下達到90轉化率所需的時間。解：T345350355360365k2.333.284.617.209.400.0028990.0028570.0028170.0027780.0027400.84591.1881.5281.9742.24200.10.20.30.40.50.60.70.80.9T348352.63356.91360.

12、31363.53366.43369.04371.4373.56375.530.34840.27570.22840.20570.19230.18980.19940.22770.29690.5234用梯形求積分13. 一級反應AP，在一體積為VP的平推流反應器中進行，已知進料溫度為150，活化能為84 kJ/mol，今如改用全混流反應器，其所需體積為Vm，則Vm/VP應為如何？若轉化率分別為0.6和0.9，如要使Vm=VP，反應溫度應如何變化？如反應級數分別為n=2，1/2，-1時，全混流反應器的體積將如何變化？解：平推流反應器 n=1 全混流反應器 n=2 n= n=-1 平推流反應器 全混流反

13、應器XA=0.6 T=423K=159XA=0.9 T=44.86K=175.614. 某一反應，在間歇反應釜中進行實驗測定，得到如下數據：試預測：（1）三個全混釜串聯，每釜停留時間為2 hr，（2）一個全混釜，停留時間為6 hr，其所能達到的轉化率為多少？時間，hr01234567轉化率,XA% 027 5068829095 9715. 實驗得一聚合物的重量分布如下：計算其數量平均、重量平均及Z平均聚合度。j×10-3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Fw(j) ×10-40,2.8,5.2,6.4,6.7,6.1,4.1,2.1,0.8,0.2,0.10, 016. 某一自由基聚合反應，用引發劑進行引發，再偶合終止而無鏈轉移反應存在，若，單體起始濃度為0.25mol/l，求轉化率分別為40%及80%時的瞬時重均聚合度分布。17. 一無鏈轉移的自由基聚合反應，屬于單分子自終止的類型，已知，如果單體起始濃度M=1.1mol/l，應用擬穩態假設，計算在下列兩種情況下轉化率為50%時所得產品的重均聚合度發布。(1) 等溫間歇操作；(2) 同樣溫度下的一個CSTR（連續流動攪拌釜式反應器）操作，假定物料是完全均勻的。