1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第二章 化學反應工程基礎1. 說明聚合反應工程的研究內容及其重要性。研究內容：以工業(yè)規(guī)模的聚合過程為對象，以聚合反應動力學和聚合體系傳遞規(guī)律為基礎；將一般定性規(guī)律上升為數(shù)學模型，從而解決一般技術問題到復雜反應器設計，放大等提供定量分析方法和手段；為聚合過程的開發(fā)，優(yōu)化工藝條件等提供數(shù)學分析手段。簡而言之：聚合反應工程研究內容為：進行聚合反應器最佳設計；進行聚合反應操作的最佳設計和控制。2. 動力學方程建立時，數(shù)據(jù)收集方式和處理方式有哪些？收集方式：化學分析方法，物理化學分析方法處理方式：積分法，微分法。3. 反應器基本要求有哪些提供反應物料進行反應所需容積，保證設備一

2、定生產能力；具有足夠傳熱面積；保證參加反應的物料均勻混合4. 基本物料衡算式，熱量衡算式物料衡算：反應物A流入速度-反應物A流出速度-反應物A反應消失速度-反應物A積累速度=0（簡作：流入量-流出量-消失量-積累量=0）熱量衡算：隨物料流入熱量-隨物料流出熱量-反應系統(tǒng)與外界交換熱量+反應過程的熱效應-積累熱量=05. 何謂容積效率？影響容積效率的因素有哪些工業(yè)上，衡量單位反應器體積所能達到的生產能力稱之為容積效率，它等于在同一反應，相同速度、產量、轉化率條件下，平推流反應器與理論混合反應器所需總體積比：=Vp/Vm=p/m。影響因素：反應器類型，反應級數(shù)，生產過程中轉化率有關6. 何為平推流

3、和理想混合流？ 反應物料在長徑比很大的反應器中流動時，反應器內每一微元體積中流體均以同樣速度向前移動，此種流動形態(tài)稱平推流；由于反應器強烈攪拌作用，使剛進入反應器物料微元與器內原有物料元瞬時達到充分混合，使各點濃度相等且不隨時間變化，出口流體組成與器內相等此流動形態(tài)稱理想混合流。7. 實現(xiàn)反應器的熱穩(wěn)定操作需滿足哪些條件？ Qr=Qc，Qr體系放出熱量； dQc/dT>dQr/dT，Qc 除熱量； T=T-Tw<RT2/E，E 反應活化能，T 反應器溫度，Tw 冷卻液溫度8. 何為返混？形成返混的主要原因有哪些？返混：指反應器中不同年齡的流體微元間的混合；原因： 由于物料與流向相反

4、運動所造成， 由于不均勻的速度分布所引起的，由于反應器結構所引起死角、短路、溝流、旁路等。9. 停留時間的測定方法有哪些，各適用于什么具體情況？階躍示蹤法試驗裝置脈沖示蹤法工業(yè)反應器10. 停留時間分布和返混之間有什么關系？研究流動模型有何意義？返混造成停留時間分布，二者有密切關系，可用停留時間分布定量描述；同類反應器中返混程度，而同一停留時間分布可由不同情況返混與之相適應。意義：流動模型是為了研究反應器內流體的實際流動形態(tài)，在不改變其性質的前提下，對其加以適當?shù)睦硐牖?，這種適當理想化的流動形態(tài)稱為流動模型，所以流動模型是反應器中液體流動形態(tài)的近似概括，是設計和放大反應器的基礎。第四章 化工流

5、變學基礎1. 簡述流變學及其研究內容？流變學就是研究物質的變形和流動科學，其任務是使物質所具有多雜變形或流動現(xiàn)象更明確化、系統(tǒng)化、定量化、進一步把產生現(xiàn)象的機理上升到分子水平。2. 流體分類按流體力學觀點：分為理想流體和實際流體兩大類。理想流體又稱為無黏性流體，實際流體又稱黏性流體，又可分為牛頓流體與非牛頓流體。3. 何為牛頓流體，非牛頓流體？非牛頓流體又有哪些類型？流動曲線通過坐標原點的一直線的流體稱為牛頓流體；凡流動曲線不是直線或雖為直線但不通過坐標原點的流體稱為非牛頓流體。非牛頓流體分為三大類：非依時性（假塑性、脹塑性、賓漢流體）；依時性（觸變性、震凝性）；粘彈性流體（入口效應、彈性回縮

6、、爬桿效應、*）4. 高分子流體為什么多屬于假塑性流體大分子鏈的取向原因，大分子鏈為無規(guī)線團，彼此纏結，對流動阻力大，表現(xiàn)出較大的黏度。當流動而受較大剪切作用時卷曲纏結的大分子結構被拉直取向，伸直后大分子在液體層間傳遞動量作用較原來小，因而隨增加，表現(xiàn)出減小，因此多屬于假塑性流體。5. 為什么觸變性流體和震凝性流體有特殊的流變行為？由于在一定剪切條件下，流體的結構隨時間而受到逐步破壞，受破壞結構在剪切作用停止作用后又可以恢復，體現(xiàn)出獨特流動行為。6. 一般對于涂料類流體希望其具有何種流動特性，為什么？一般希望具有觸變性。因為觸變性可使涂料在受外力作用下變成易流動的液體，而當外力消失后又很快恢復

7、到高黏性不流動狀態(tài)，這樣易于涂刷而又能保持涂刷后不流動，尤其適用于垂直面上的涂刷。7.影響高分子流體流變行為的主要因素有哪些？如何對這些影響進行理論分析影響主要因素有高聚物平均分子量、分子量分布、壓力、溫度、以及溶液濃度。存在一臨界分子量Mc，M>Mc，黏度急劇增加：M<Mc為牛頓流體；M>Mc為非牛頓流體對分子量相近，分子量分布較寬的流體，比分子量分布較窄流體較早出現(xiàn)非牛頓流體轉變，且分子量分布越寬，偏離牛頓流動也越遠。溫度：溫度增加，黏度下降。對于柔性，溫度對其影響不大，鏈段運動易，活化能小。濃度：聚合物溶液濃度增加，溶液黏度0增加。臨界濃度Cc，當C<Cc為牛頓性

8、流體 C>Cc，為非牛頓流體 ，假塑性。壓力影響：壓力影響流體自由體積，壓力P增加，自由體積下降，引起黏度增加。7. 何為表觀粘度？剪切應力與剪切速率的比值稱為表觀黏度，Ma=Z/r8. 非牛頓流體在圓管中的表觀粘度是如何定義的（Ua）p=管壁處剪切應力/流動特性=+9. 非牛頓流體的流動行為指數(shù)對流體在圓管中的流動行為和聚合反應結果有何影響N下降，假塑性流體在管中流速分布比牛頓均勻；反應器中C、T、及徑向分布也越均勻，分子量分布也越窄。10. 對非牛頓流體在圓管中層流流動規(guī)律進行研究有何重要意義？非牛頓流體與牛頓流體不同流動特性，二者動量質量傳遞特性也有所差別，進而影響到熱量傳遞、質量

9、傳遞、及反應結果。因此對流速分布及壓力降等問題研究，不僅能決定管中流體輸送量與功率消耗，同時能了解影響官式反應、塔式反應器中物料濃度、溫度分布，進而影響反應速度和分子來那個分子分布情況。第五章 攪拌聚合釜內流體的流動與混合1. 攪拌器一般具有哪些功能？混合、攪動、懸浮、分散等2. 攪拌釜內的流體的流動分為哪兩個層次宏觀：循環(huán)流動；微觀：剪切流動。3. 循環(huán)流動的三個典型流動分別是什么？哪些流動對混合有利？哪些需克服？徑向流動、軸向流動、切線流動；徑向和軸向對混合有利，起混合攪動及懸浮作用；切線流動對混合不利。4. 何為打旋現(xiàn)象？如何消除打旋現(xiàn)象當不大，攪拌轉速較高時，槳葉放在釜中心線時，液體將

10、隨槳葉旋轉的方向沿著釜壁滑動，釜內液體在離心力的作用下，涌向釜壁，使液面沿壁上升，中心部分液面下降，形成一個旋窩，通常稱打旋現(xiàn)象。消除打旋現(xiàn)象：偏心安裝可減弱漩渦，安裝擋板、加導流筒可有效消除。5. 試說出幾種攪拌器的構型，特點和應用？槳式攪拌器：槳葉構型為平槳、斜槳、錨形或框形槳者。特點：結構簡單，轉速低、槳葉面積大、平槳、斜槳適用于為0.1-102Pa·s液體攪拌；錨式、框式對高液體。推進式攪拌器：三瓣葉片；適合湍流程度不高，循環(huán)量大。優(yōu)點：結構簡單，制造方便，適用于液體低，液量大液體攪拌。剪切作用不大，循環(huán)性能好。渦輪式攪拌器：槳葉形式很多，有開式和閉式兩類。應用較廣并處理程度

11、范圍廣液體。適用于低粘到中等程度液體混合，液液分散，液固懸浮及促進良好傳熱，傳質，或化學反應。螺桿及螺帶式攪拌器：適用于高粘度液體。6. 攪拌器應滿足哪些基本要求？選擇攪拌器的基本方法是什么？保證物料混合，消耗最小功率，所需費用最低，操作方便，易于維修。 選擇基本方法：A. 生產上對攪拌無特殊要求，可參照生產時所用類似攪拌經(jīng)驗地選擇。B. 對攪拌有嚴格要求，且又無類似過程攪拌型式，應對設備工藝過程的操作類別，攪拌要求及經(jīng)濟性全面分析評價，找到主要控制因素進行選擇適應型式C. 對于過程開發(fā)或生產規(guī)模很大工程，在一定試驗基礎上，研究出最佳攪拌器槳葉形式，尺寸及操作條件，再相似模擬放大進行設計計算。

12、選擇攪拌器原則:(1)均相液體混合:主要控制因素容積循環(huán)速率。(2)非均相液體混合：使互不相溶液體能良好分散。(3)固體懸?。喝莘e循環(huán)速率和湍流強度。(4)氣體吸收及液相反應：保證氣體進入液體后被打散，被氣泡均勻的分散?？刂埔蛩兀壕植考羟凶饔谩⑷莘e循環(huán)速率及高轉速。（5）高粘度體系 控制因素：容積循環(huán)速率及低轉速7. 攪拌器的功率消耗主要用于那些方面？計算攪拌器功率有何重要意義攪拌器所消耗的能量；攪拌軸封所消耗；機械傳動所消耗意義：（1）攪拌功率是衡量攪拌強度的主要物理量；（2）是攪拌機械設計的基本數(shù)據(jù)；（3）根據(jù)攪拌功率的選用攪拌電機8. 從攪拌器的功率曲線可以得到哪些重要信息？功率函數(shù) ；

13、功率準數(shù)；雷諾數(shù)1. Nre=1-10：曲線斜率為-1，攪拌層流區(qū)；2. Nre=10-1000：攪拌過濾區(qū)；3. Nre1000:攪拌湍流區(qū)，為一水平直線9. 氣液體系的攪拌功率與均相體系相比有哪些特點？液體中通入氣體，降低了被攪拌液體的有效密度，因此也就降低了攪拌功率，攪拌功率可采用均相液體攪拌功率分析計算方法并加以修正。而大量通入氣體時，開始出現(xiàn)大氣泡，功率消耗不再明顯變化，稱“液泛”。10. 何為泵送指數(shù)？其對攪拌器計算有何重要作用qd=Nqd*ND3，Nqd為泵送準數(shù)。包含了流體的流速和攪拌的泵送能力，反映了攪拌的劇烈程度11. 攪拌級別一般范圍幾個等級10個等級12. 常用的攪拌槳

14、葉直徑的大致范圍如何選定槳葉直徑與釜徑比值 D/T=0.20.8平槳 0.50.83渦輪 0.330.4推進式 0.10.3313. 何為顆粒雷諾數(shù)？騎在不同的范圍時，密度差如何計算NRe(p)=(dp·ut·)/ NRe(p)<0.3層流 >103 湍流密度差 ：（p-）/（層流） (p-)/（湍流）14. 聚合反應的攪拌級別一般選擇幾級一般分為十個等級15. 懸浮程度與那些因素密切相關？槳葉轉速越高，直徑越大，顆粒沉粒沉降速度愈小，所得懸浮程度越高。16. 層流和湍流是=時的攪拌功率如何計算？為什么？因次分析：P=f(N、D、g)攪拌功率準數(shù)：Np=P/（N

15、3p5 ），Np=NFrqf（NRe） NRe=DN2/g：攪拌弗魯?shù)聹蕯?shù)層流區(qū)：P=KMN2D3 重力影響可忽略，即不考慮NFr 影響 Np=K NRe-1湍流區(qū)：P=KN3D5 湍流區(qū)功率曲線呈一水平直線與Re無關，Np為常數(shù)。第六章 攪拌聚合釜的傳熱與性質1， 聚合速率在聚合過程中一般有三種類型，其中那些對反應控制比較有利？可采用那些措施實現(xiàn)這種過程？減速型、加速型、勻速型勻速型對反應控制有利，引發(fā)劑半衰期使用得當，也可逐漸或分批加入單體或催化劑使Rp保持均衡。2， 傳熱裝置有哪些類型？夾套、內冷件、回流冷凝器、體外循環(huán)冷凝器3，哪些反應不宜采用釜外循環(huán)熱交換?為什么？a對要求嚴格控制反

16、應溫度的一類聚合反應不宜采用 液相外循環(huán)熱交換裝置應用于polymer，使物料下降510 b懸浮聚合造成結塊也不宜 c 而對剪切敏感膠乳體系應慎用，因為循環(huán)泵r很大，易破壞膠乳穩(wěn)定性 d本體聚合，體系黏度過大，泵送困難，也不宜4， 試概括傳熱速率方程和總傳熱系數(shù)方程，討論提高反應釜傳熱能力有效措施？ Q=KA(tit0 ) Q：傳熱速率 A傳熱面積 Ti流體溫度 To截熱體溫度 K傳熱系數(shù) 1/K= 1/i+1/0+/， i、0 釜內外壁傳熱同類系數(shù) /:導熱部分總熱阻 ：厚度 ：導熱系數(shù)增大傳熱面積，降低冷卻水溫度以擴大溫差、提高總傳熱系數(shù)可提高傳熱速率降低體系黏度、改善攪拌效果提高i和K

17、重要途徑夾套中冷卻水流 提高K重要途徑 例夾套內安裝擋板、擾流噴嘴、多點切向進水使水處于劇烈流動狀態(tài)，提高0/減小：較高材質、設法降低黏釜物和掛膠現(xiàn)象及時進行清釜，改善冷卻水水質以及水垢沉積5. 實現(xiàn)聚合釜安全操作應采取哪些基本措施？P191第七章 攪拌聚合釜的放大1. 何為放大效應？為什么會出現(xiàn)放大效應?何為冷模試驗？反應器放大后，一般會引起大小反應器間的熱量、質量傳遞及流體流動狀況等物理過程變化，造成兩者速度、溫度、濃度分布及停留時間分布的差異，影響反映結果效應稱之為放大效應掌握設備的幾何尺寸及操作條件對攪拌釜內動量、熱量、質量、停留時間分布和微觀混合的定量關系的試驗稱冷模試驗2. 在工程上有哪幾種放大方法？簡述各種放大方法基本原理？放大方法有;數(shù)模放大法 相似放大法 逐級經(jīng)驗放大法數(shù)模放大法：通過動力學研究和模式確定催化劑種類、反應物濃度、溫度、反應時間、剪切等對反應速率、產物質量和收率的關系，并綜合以一數(shù)學模型來描述相似放大 ：在配方不變的前提下，不論反應機理如何，若工業(yè)反應器中速度分布、濃度分布，溫度分布和停留時間分布均與反應器相同，兩者反應后果也必然相同四種分布并非獨立，相互呈復雜制約關系，找出對反應后果影響最大的關鍵混合參數(shù)及其適應的范圍，并以此