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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1.やさしい
τ = ?k = 0.2 min⁻¹X = 75%

k = 0.2 min⁻¹ の液相 1 次反応を CSTR で定常状態で行う。反応率 75% に達するのに必要な空間時間 τ を求めよ。

k = 0.2 min⁻¹X = 75%
τ = min
2.やさしい
V = ?, k = 0.3 min⁻¹Q = 80 L/minX = 80%

k = 0.3 min⁻¹ の液相 1 次反応 A → B を、80 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 80% に必要な反応器体積 V をリットルで求めよ。

Q = 80 L/mink = 0.3 min⁻¹X = 80%
V = L
3.ふつう
Q = 10 L/minCA0​ = 1 mol/LCA​ = ?V = 50 L, k = 0.12 min⁻¹

液相 1 次反応 A → B（k = 0.12 min⁻¹）を 50 L の押出し流れ反応器（PFR）で行う。 原料は 10 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 = 50 LQ = 10 L/mink = 0.12 min⁻¹CA0 = 1 mol/L
CA = mol/L
4.ふつう
QX = 60%CSTR と同じ Q、k、X

液相 1 次反応で 60% の反応率を達成しなければならない。供給速度、速度定数、反応率が同じとき、CSTR は PFR の何倍の体積が必要か。比 VCSTR/VPFR を求めよ。

X = 60%1 次反応、同じ k と Q
VCSTR/VPFR =
5.むずかしい
V = 500 LQ = 20 L/minX = ?

液相 1 次反応（k = 0.15 min⁻¹）を、20 L/min で供給される 500 L の CSTR で行う。密度は一定で、反応器は定常状態にある。反応率 X をパーセントで求めよ。

V = 500 LQ = 20 L/mink = 0.15 min⁻¹
X = %
6.むずかしい
Q = 80 L/minX = ?V = 200 L

液相 1 次反応（k = 0.25 min⁻¹）を、80 L/min で供給される 200 L の押出し流れ反応器（PFR）で行う。密度は一定で、反応器は定常状態にある。反応率 X をパーセントで求めよ。

V = 200 LQ = 80 L/mink = 0.25 min⁻¹
X = %

解答

  1. 1. τ = 15 min
  2. 2. V = 1067 L
  3. 3. CA = 0.5488 mol/L
  4. 4. VCSTR/VPFR = 1.637
  5. 5. X = 78.95 %
  6. 6. X = 46.47 %

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