 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Математические модели процессов
|
|
В химических реакторах, изотермические
И неизотермические процессы в химических
Реакторах, промышленные реакторы
Вопросы для повторения и самостоятельной проработки
1. Сформулируйте допущения модели идеального смешения.
2. Каковы основные причины отклонения от идеальности в реальных реакторах смешения?
3. Почему при составлении балансовых уравнений для реактора идеального смешения в качестве элементарного объема может быть принят полный объем реактора?
4. Составьте уравнение материального баланса для периодического реактора идеального смешения.
5. Проанализируйте основные недостатки и достоинства реакторов периодического действия. В каких производствах чаще встречаются такие реакторы?
6. Составьте уравнение материального баланса для стационарного проточного реактора идеального смешения.
7. В чем заключается различие между действительным и средним временем пребывания реагентов в проточном реакторе? Для какого типа проточных реакторов действительное и среднее время пребывания совпадают?
8. Сформулируйте допущения модели идеального вытеснения. При каких условиях можно приблизиться в реальном реакторе к идеальному вытеснению?
9. Почему при ламинарном течении реакционного потока в проточном реакторе режим идеального вытеснения не может быть достигнут?
10. Составьте уравнение материального баланса реактора идеального вытеснения в дифференциальной форме. Какие явления переноса (переноса импульса, переноса теплоты, массопереноса) отражены
в этом уравнении?
11. Назовите основную причину, по которой для достижения той же степени превращения при одинаковых условиях проведения реакции в проточном реакторе идеального смешения требуется существенно большее время пребывания реакционной смеси, чем в реакторе идеального смешения?
12. Проанализируйте достоинства и недостатки проточного реактора, режим в котором близок к идеальному смешению, по сравнению с реактором, режим в котором близок к идеальному вытеснению.
13. Сформулируйте основные достоинства модели каскада реакторов идеального смешения.
14. Докажите, что модель каскада реакторов идеального смешения является промежуточной между моделями идеального вытеснения и идеального смешения.
15. Как изменится достигаемая в реакторе глубина превращения в том случае, если имеются застойные зоны:
а) в реакторе, режим которого близок к идеальному смешению;
б) в реакторе, режим которого близок к идеальному вытеснению?
16. Как изменится глубина превращения реагентов, если в реакторе, режим работы которого близок к идеальному вытеснению, появятся циркуляционные зоны?
17. Объясните причину появления продольного перемешивания
в трубчатом реакторе, по которому реакционный поток движется в ламинарном режиме.
18. Какая величина называется параметром модели реактора с неидеальной структурой потока? Проанализируйте достоинства и недостатки однопараметрических моделей по сравнению с многопараметрическими.
19. Что такое продольная диффузия? Как она учитывается в рамках однопараметрической диффузионной модели реактора вытеснения?
20. Какие допущения делают при составлении математического описания однопараметрической диффузионной модели реактора вытеснения?
21. Составьте уравнение двухпараметрической диффузионной модели проточного реактора, параметрами которой являются коэффициент продольной диффузии DL и коэффициент радиальной диффузии DR.
22. Почему для решения уравнения диффузионной модели его обычно сначала приводят к безразмерному виду?
23. Сформулируйте и проанализируйте граничные условия для решения уравнения однопараметрической диффузионной модели.
24. Сформулируйте основные свойства интегральной и дифференциальной функции распределения времени пребывания реагентов в проточном реакторе.
25. Докажите, что кривая отклика на ступенчатый ввод индикатора в проточной реактор совпадает с интегральной функцией распределения времени пребывания.
26. Докажите, что кривая отклика на импульсный ввод индикатора в проточный реактор совпадает с дифференциальной функцией распределения времени пребывания.
27. В чем состоят принципиальные различия в условиях теплообмена для изотермического и адиабатического режимов работы реа-ктора?
28. Составьте систему уравнений материального и теплового балансов для изотермического реактора идеального смешения.
29. Почему нельзя найти аналитическое решение системы уравнений материального и теплового балансов адиабатического реактора идеального смешения, работающего в стационарном режиме, относительно температуры в реакторе и достигаемой в нем степени превращения?
30. Используя графическое решение системы, уравнения материального и теплового балансов адиабатического реактора идеального смешения, проанализируйте возможности увеличения достигаемой
в реакторе степени превращения в случае проведения в нем:
а) необратимой экзотермической реакции;
б) обратимой эндотермической реакции;
в) обратимой экзотермической реакции.
31. Найти графическое решение системы уравнений материального и теплового балансов реактора идеального смешения промежуточного типа при проведении в нем обратимой эндотермической реакции.
32. В чем достоинства и недостатки использования нестационарных режимов для осуществления обратимых экзотермических реакций в приближении к линии оптимальных температур?
в) 
; г) 
.
4.2.28 Укажите уравнение для расчета времени реакционного цикла, необходимого для достижения заданной глубины превращения, в периодическом реакторе идеального смешения:
а) 
; б) 
;
в) 
; г) 
.
4.2.29 Укажите уравнение для расчета времени реакционного цикла, необходимого для достижения заданной глубины превращения, в периодическом реакторе идеального смешения:
а) 
; б) 
;
в) 
; г) 
.
4.2.30 Укажите уравнение для расчета среднего времени в течение которого обновляется содержание проточного реактора идеального смешения в стационарном режиме:
а) 
; б) 
;
в) 
; г) 
.
4.2.31 Идеальное вытеснение возможно при выполнении следующих условий…
а) движущийся поток имеет плоский профиль скорости; отсутствует обусловленное любыми причинами перемешивание в направлении оси потока; в каждом отдельно взятом сечении, перпендикулярном оси потока, параметры процесса (концентрации, температуры и т.д.) полностью выровнены;
б) в результате интенсивного перемешивания устанавливаются абсолютно одинаковые условия в любой точке реактора: концентрации реагентов и продуктов, степени превращения реагентов, температура, скорость химической реакции и т.д.;
в) перемешивание имеет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока и ее флуктуациями, а также завихрениями.
4.2.32 Идеальное перемешивание возможно при выполнении следующих условий…
а) движущийся поток имеет плоский профиль скорости; отсутствует обусловленное любыми причинами перемешивание в направлении оси потока; в каждом отдельно взятом сечении, перпендикулярном оси потока, параметры процесса (концентрации, температуры и т.д.) полностью выровнены;
б) в результате интенсивного перемешивания устанавливаются абсолютно одинаковые условия в любой точке реактора: концентрации реакторов и продуктов, степени превращения реагентов, температура, скорость химической реакции и т.д.;
в) перемешивание имеет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока и ее флуктуациями, а также завихрениями.
 |
WrA
M
CA
CA CA,0
Рисунок 4.1 – Графическое определение концентрации
реагента на выходе из реактора
4.2.33 На рисунке 4.1 показано графическое решение определения концентраций реагента на выходе из …
а) реактора идеального вытеснения;
б) проточного реактора идеального смешения;
в) периодического реактора идеального смешения.
4.2.34 На рисунке 4.1 прямая 1 представляет собой…
а) кинетическое уравнение реакции;
б) уравнение материального баланса стационарного реактора идеального смешения.
4.2.35 На рисунке 4.1 прямая 2 представляет собой…
а) кинетическое уравнение реакции;
б) уравнение материального баланса стационарного реактора идеального смешения.
4.2.36 Уравнение 
составлено для элементарного объема...
а) реактора идеального вытеснения в нестационарном режиме работы;
б) реактора идеального вытеснения в стационарном режиме работы;
в) проточного реактора идеального смешения в стационарном режиме;
г) проточного реактора идеального смешения в нестационарном режиме.
4.2.37 Уравнение 
составлено для элементарного объема…
а) реактора идеального вытеснения в нестационарном режиме работы;
б) реактора идеального вытеснения в стационарном режиме работы;
в) проточного реактора идеального смешения в стационарном режиме;
г) проточного реактора идеального смешения в нестационарном режиме.
4.2.38 Укажите уравнение для расчета среднего времени пребывания для реактора идеального вытеснения:
а) 
; б) 
;
в) 
.
4.2.39 Укажите уравнение для расчета среднего времени пребывания для реактора идеального вытеснения:
а) 
; б) 
;
в) 
.
Рисунок 4.2 – Распределение концентрации
исходного реагента вдоль оси реактора
4.2.40 На рисунке 4.2 прямая 1 представляет распределение вдоль оси реактора концентрации исходного реагента…
а) в проточном реакторе идеального смешения;
б) в реакторе идеального вытеснения.
4.2.41 На рисунке 4.2 кривая 2 представляет распределение вдоль оси реактора концентрации исходного реагента …
а) в проточном реакторе идеального смешения;
б) в реакторе идеального вытеснения.
4.2.42 Укажите, в каком реакторе будет больше выход продукта при проведении параллельных реакций, если 
(
порядок целевой реакции; 
побочной):
а) в реакторе идеального вытеснения;
б) в проточном реакторе идеального смешения;
в) выход продукта не зависит от типа реактора.
4.2.43 Укажите, в каком реакторе будет больше выход продукта при проведении параллельных реакций, если 
( порядок целевой реакции; побочной)
а) в реакторе идеального вытеснения;
б) в проточном реакторе идеального смешения;
в) выход продукта не зависит от типа реактора.
4.2.44 Укажите, в каком реакторе будет больше выход продукта при проведении параллельных реакций, если 
( порядок целевой реакции; побочной):
а) в реакторе идеального вытеснения;
б) в проточном реакторе идеального смешения;
в) выход продукта не зависит от типа реактора.
Рисунок 4.3 – Изменение концентрации реагента в единичном
реакторе идеального смешения, реакторе идеального вытеснения
и каскаде реакторов идеального смешения
4.2.45 На рисунке 4.3 укажите изменение концентрации реагентов в единичном реакторе идеального смешения
а) 1; б) 2; в) 3.
4.2.46 На рисунке 4.3 укажите изменение концентрации реагентов в единичном реакторе идеального вытеснения
а) 1; б) 2; в) 3.
4.2.47 На рисунке 4.3 укажите изменение концентрации реагентов в каскаде реакторов идеального смешения
а) 1; б) 2; в) 3.
4.2.48 При составлении математической модели реакторов обычно стремятся к тому, чтобы число параметров было…
а) максимальным; б) минимальным.
4.2.49 Математические модели неидеальных реакторов могут быть построены на основе двух подходов. Первый основан на мысленной
замене реального реактора той или иной комбинацией идеальных аппаратов. Второй – при составлении математического описания процесса стремятся учесть все те реальные физические явления, происходящие в аппарате, и внести их в уравнение модели с помощью соответствующих математических операторов.
В ячеечной модели использован…
а) первый подход; б) второй подход.
4.2.50 Математические модели неидеальных реакторов могут быть построены на основе двух подходов. Первый основан на мысленной замене реального реактора той или иной комбинацией идеальных аппаратов. Второй – при составлении математического описания процесса стремятся учесть все те реальные физические явления, происходящие в аппарате, и внести их в уравнение модели с помощью соответствующих математических операторов.
В диффузной модели использован…
а) первый подход; б) второй подход.
Рисунок 4.4 – Распределение концентрации реагента
по длине проточного реактора
4.2.51 На рисунке 4.4 укажите реальное распределение концентрации по длине проточного реактора
а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.
4.2.52 На рисунке 4.4 укажите распределение концентрации по длине проточного реактора идеального вытеснения
а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.
4.2.53 На рисунке 4.4 укажите распределение концентрации по длине проточного реактора идеального смешения
а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.
4.2.54 На рисунке 4.4 укажите аппроксимацию реального распределения концентрации реактора по длине проточного реактора с помощью ячеечной модели:
а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.
4.2.55 
в диффузном критерии Пекле (Боденштейна) 
– это…
а) диаметр;
б) линейный размер;
в) коэффициент продольной диффузии;
г) коэффициент радиальной диффузии.
4.2.56 При больших значениях интенсивность конвективного переноса существенно…
а) выше интенсивности продольного диффузионного перемешивания;
б) ниже интенсивности продольного диффузионного перемешивания.
4.2.57 При 
реактор вырождается в аппарат…
а) идеального смешения; б) идеального вытеснения.
4.2.58 При 
реактор вырождается в аппарат…
а) идеального смешения; б) идеального вытеснения.
4.2.59 При малых значениях 
относительная интенсивность продольного перемешивания превышает интенсивность продольного конвективного переноса. Это характерно для …
а) короткого канала; невысоких линейных скоростей или больших значений коэффициента продольной диффузии 
;
б) длинного канала; больших линейных скоростей или больших значений коэффициента продольной диффузии .
4.2.60 При больших значениях интенсивность конвертного переноса существенно выше интенсивности продольного диффузионного перемешивания. Это характерно для …
а) короткого канала; невысоких линейных скоростей или больших значений коэффициента продольной диффузии ;
б) длинного канала; больших линейных скоростей или больших значений коэффициента продольной диффузии .
4.2.61 На рисунках представлены интегральная и дифференциальная функции распределения времени пребывания:
а) в проточном реакторе идеального смешения;
б) в реакторе идеального вытеснения;
в) в реальном реакторе при наличии продольного перемешивания.
Рисунок 4.5 – Кривые отклика при ступенчатом вводе индикатора
4.2.62 На рисунке 4.5 кривая 1 – это кривая отклика…
а) на входе в реактор;
б) на выходе из реактора идеального вытеснения;
в) на выходе из реального аппарата при наличии продольного перемешивания.
4.2.63 На рисунке 4.5 кривая 2 – это кривая отклика…
а) на входе в реактор;
б) на выходе из реактора идеального вытеснения;
в) на выходе из реального аппарата при наличии предельного перемешивания.
4.2.64 На рисунке 4.5 кривая 3 – это кривая отклика…
а) на входе в реактор;
б) на выходе из реактора идеального вытеснения;
в) на выходе из реального аппарата при наличии продольного перемешивания.
Рисунок 4.6 – Кривые отклика при импульсном вводе индикатора
4.2.65 На рисунке 4.6 кривая 1 – это кривая отклика…
а) на входе в реактор;
б) на выходе из реактора идеального вытеснения;
в) на выходе из реального реактора при наличии продольного перемешивания.
4.2.66 На рисунке 4.6 кривая 2 – это кривая отклика…
а) на входе в реактор;
б) на выходе из реактора идеального вытеснения;
в) на выходе из реального реактора при наличии продольного перемешивания.
4.2.67 На рисунке 4.6 кривая 3 – это кривая отклика…
а) на входе в реактор;
б) на выходе из реактора идеального вытеснения;
в) на выходе из реального реактора при наличии продольного перемешивания.
4.2.68 Уравнение теплового баланса химического реактора 
составлено для…
а) стационарного режима работы;
б) нестационарного режима работы.
4.2.69 Уравнение теплового баланса химического реактора 
составлено для…
а) стационарного режима работы;
б) нестационарного режима работы.
4.2.70 Уравнения 
и 
составлены для химического реактора, работающего…
а) в стационарном изотермическом режиме;
б) в адиабатическом режиме;
в) в промежуточном режиме.
4.2.71 Уравнение 
составлено для химического реактора, работающего…
а) в стационарном изотермическом режиме;
б) в адиабатическом режиме;
в) в промежуточном режиме.
4.2.72 Уравнение 
составлено для химического реактора, работающего…
а) в стационарном изотермическом режиме;
б) в адиабатическом режиме;
в) в промежуточном режиме.
4.2.73 На рисунке представлено уравнение теплового баланса реактора идеального смешения в координатах 
для…
а) эндотермической реакции;
б) экзотермической реакции.
4.2.74 На рисунке представлено уравнение теплового баланса реактора идеального смешения в координатах для…
а) эндотермической реакции;
б) экзотермической реакции.
Рисунок 4.7 – Графическое решение системы уравнений
теплового и материального балансов для адиабатического
реактора идеального смешения
4.2.75 На рисунке 4.7 представлено графическое решение системы уравнения теплового и материального балансов для адиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой
а) эндотермической реакции;
б) экзотермической реакции.
4.2.76 На рисунке 4.7 представлено графическое решение системы уравнения теплового и материального балансов для адиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой эндотермической реакции. Кривая 2 – это…
а) материальный баланс;
б) тепловой баланс.
4.2.77 На рисунке 4.7 представлено графическое решение системы уравнения теплового и материального балансов для адиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой эндотермической реакции. Прямая 1 – это…
а) материальный баланс;
б) тепловой баланс.
4.2.78 На рисунке 4.7 представлено графическое решение системы уравнения теплового и материального балансов при проведении необратимой эндотермической реакции. Прямая 1 – это для…
а) адиабатического реактора идеального смешения;
б) изотермического реактора идеального смешения;
в) неадиабатического реактора идеального смешения.
Рисунок 4.8 – Графическое решение системы уравнений теплового
и материального балансов для адиабатического
реактора идеального смешения
4.2.79 На рисунке 4.8 представлено графическое решение системы уравнений теплового и материального балансов для адиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой
а) эндотермической реакции;
б) экзотермической реакции.
4.2.80 На рисунке 4.8 представлено графическое решение системы уравнений теплового и материального балансов при проведении необратимой экзотермической реакции для
а) адиабатического реактора идеального смешения;
б) изотермического реактора идеального смешения;
в) неадиабатического реактора идеального смешения.
Рисунок 4.9 – Графическое решение системы уравнений
теплового и материального балансов для неадиабатического
реактора при проведении необратимой экзотермической реакции
4.2.81 На рисунке 4.9 представлено графическое решение системы уравнений теплового и материального балансов для неадиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой экзотермической реакции. Прямая 1 – это линия уравнения теплового баланса…
а) для адиабатического реактора;
б) для реактора с отводом теплоты;
в) для изотермического реактора.
4.2.82 На рисунке 4.9 представлено графическое решение системы уравнений теплового и материального балансов для неадиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой экзотермической реакции.
Прямая 2 – это линия уравнения теплового баланса…
а) для адиабатического реактора;
б) для реактора с отводом теплоты;
в) для изотермического реактора.
4.2.83 На рисунке 4.9 представлено графическое решение системы уравнений теплового и материального балансов для неадиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой экзотермической реакции. Прямая 3 – это линия уравнения теплового баланса…
а) для адиабатического реактора;
б) для реактора с отводом теплоты;
в) для изотермического реактора.
4.2.84 На рисунке 4.9 представлено графическое решение системы уравнений теплового и материального балансов для неадиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой экзотермической реакции. Прямая 1,2,3 – это линия…
а) уравнения теплового баланса;
б) уравнения материального баланса.
4.2.85 На рисунке 4.9 представлено графическое решение системы уравнений теплового и материального балансов для не адиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимой экзотермической реакции. Кривая 4 – это линия…
а) уравнения теплового баланса реакторов;
б) уравнения материального баланса.
4.2.86 На рисунке показано изменение параметров в РИВ и РИС-Н для простой необратимой эндотермической реакции. Какой реактор является более эффективным при проведении данной реакции?
а) РИВ; б) РИС-Н.
Ответы к тестовым заданиям
| Номер вопроса | |||||||||||||||
| 4.2 | а | б | в | г | а | б | в | г | а | б | в | а | б | в | г |
| Номер вопроса | |||||||||||||||
| 4.2 | а | б | в | г | б | а | а | а | б | в | а | г | в | б | г |
| Номер вопроса | |||||||||||||||
| 4.2 | а | б | б | а | б | а | б | а | а | а | б | а | б | в | а |
| Номер вопроса | |||||||||||||||
| 4.2 | а | б | б | а | б | а | б | а | а | а | б | а | б | в | а |
| Номер вопроса | |||||||||||||||
| 4.2 | а | а | б | в | а | б | в | а | б | а | б | в | а | б | а |
| Номер вопроса | |||||||||||||||
| 4.2 | а | б | а | б | а | а | б | в | а | б | а |
5 ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:
Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 1503 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
