解答つき反応器の設計（CSTR と PFR）ワークシート

無料で印刷できる反応器の設計（CSTR と PFR）のワークシート：やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

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先生方へ： 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

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1.やさしい
V = ?, k = 0.5 min⁻¹Q = 25 L/minX = 60%

k = 0.5 min⁻¹ の液相 1 次反応 A → B を、25 L/min で供給される連続槽型反応器（CSTR）で行う。 密度は一定で、反応器は定常状態にある。A の反応率 60% に必要な反応器体積 V をリットルで求めよ。

Q = 25 L/mink = 0.5 min⁻¹X = 60%
V = L
2.やさしい
τ = ?k = 0.12 min⁻¹X = 50%

k = 0.12 min⁻¹ の液相 1 次反応を CSTR で定常状態で行う。反応率 50% に達するのに必要な空間時間 τ を求めよ。

k = 0.12 min⁻¹X = 50%
τ = min
3.ふつう
Q = 100 L/minCA0​ = 1 mol/LCA​ = ?V = 150 L, k = 0.1 min⁻¹

液相 1 次反応 A → B（k = 0.1 min⁻¹）を 150 L の押出し流れ反応器（PFR）で行う。 原料は 100 L/min、CA0 = 1 mol/L で供給される。密度は一定で、反応器は定常状態にある。出口濃度 CA を求めよ。

V = 150 LQ = 100 L/mink = 0.1 min⁻¹CA0 = 1 mol/L
CA = mol/L
4.ふつう
Q = 80 L/minX = 70%V = ?, k = 0.25 min⁻¹

k = 0.25 min⁻¹ の液相 1 次反応 A → B を、80 L/min で供給される押出し流れ反応器（PFR）で行う。 密度は一定で、反応器は定常状態にある。A の反応率 70% に必要な反応器体積 V をリットルで求めよ。

Q = 80 L/mink = 0.25 min⁻¹X = 70%
V = L
5.むずかしい
V = 250 LV = 250 LQ = 20 L/minX = ?

液相 1 次反応（k = 0.2 min⁻¹）を、各 250 L の等しい 2 つの CSTR を直列につないで行う。供給速度は 20 L/min、密度は一定で、反応器は定常状態にある。全体の反応率 X をパーセントで求めよ。

V = 250 L (×2)Q = 20 L/mink = 0.2 min⁻¹
X = %
6.むずかしい
V = 250 LV = 250 LQ = 40 L/minX = ?

液相 1 次反応（k = 0.2 min⁻¹）を、各 250 L の等しい 2 つの CSTR を直列につないで行う。供給速度は 40 L/min、密度は一定で、反応器は定常状態にある。全体の反応率 X をパーセントで求めよ。

V = 250 L (×2)Q = 40 L/mink = 0.2 min⁻¹
X = %

解答

  1. 1. V = 75 L
  2. 2. τ = 8.333 min
  3. 3. CA = 0.8607 mol/L
  4. 4. V = 385.3 L
  5. 5. X = 91.84 %
  6. 6. X = 80.25 %

ステップごとの詳しい解答：このトピックは examproblems.com で練習できます。