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化學反應工程學
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98年 - 98 高等考試_三級_化學工程:化學反應工程學#35753
> 申論題
題組內容
一、有一個一階的基本不可逆化學反應(first-order elementary irreversible reaction), A → B,在一栓流反應器(plug flow reactor, PFR)中進行,過程中體積流率皆保持 定值。
⑶若將該化學反應改在一連續攪拌槽反應器(continuous stirred-tank reactor, CSTR) 中進行,操作條件同⑵小題,試計算所需要的反應器體積。(10 分)
相關申論題
⑴推導一個關聯反應器體積 V 與操作條件(包含進、出口 A 的濃度、速率常數 k 與 體積流率 v)的方程式。(5 分)
#96909
⑵若體積流率為 0.1 m3 /min,速率常數為 0.23 min-1,試計算將進料濃度降低至原來 的 10%所需要的反應器體積。(5 分)
#96910
⑴純A在溫度 400 K與壓力 10 atm下流入一壓降可以忽略的流動式反應器,在該溫度 下平衡常數Kc為 2.5×10-4 m 3 /mol2 。(10 分)
#96913
⑵在一個定容積的批式反應器(batch reactor)中進行,起始條件與⑴小題相同。 (10 分)
#96914
⑴單一的栓流反應器(PFR),A 與 B 同時於反應器入口進料。
#96915
⑵單一的連續攪拌槽反應器(CSTR),體積與⑴同,A 與 B 同時進料。
#96916
⑶多個相同的小型連續攪拌槽反應器串聯,總體積與⑴同,A 與 B 同時於第一個反 應器進料。
#96917
⑷單一的栓流反應器,A 於反應器入口進料,B 則分批於不同位置進料。
#96918
⑸單一的栓流反應器,B 於反應器入口進料,A 則分批於不同位置進料。
#96919
五、有一個零階(zero-order)的放熱液相化學反應, A → B,在一個容積為 0.2 m3 的連 續攪拌槽反應器(CSTR)中進行,操作溫度為 85o C。為了控制操作溫度,該反應 器裝配有熱夾套,若冷卻劑的溫度為 0o C,熱傳係數為 120 W/m2 -K,試計算所需的 最小熱傳面積(面積若小於該臨界值會有失控爆炸的危險)。已知 40oC時反應速率 為 1.127 kmol/m3 -min,50o C時反應速率為 1.421 kmol/m3 -min,反應器內溶液之熱容 (heat capacity)為 4 J/g,溶液之密度為 900 kg/m3 ,反應熱為-500 J/g,進料溫度為 40o C,進料速率為 90 kg/min,A的分子量為 90 g/mol。(20 分)
#96920
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