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。

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 = 400 L, k = 0.08 min⁻¹Q = 10 L/minCA0​ = 2 mol/LCA​ = ?

液相 1 次反応 A → B(k = 0.08 min⁻¹)を 400 L の連続槽型反応器(CSTR)で行う。 原料は 10 L/min、CA0 = 2 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 = 400 LQ = 10 L/mink = 0.08 min⁻¹CA0 = 2 mol/L
CA = mol/L
2.やさしい
V = 2000 L, k = 0.4 min⁻¹Q = 50 L/minCA0​ = 2.5 mol/LCA​ = ?

液相 1 次反応 A → B(k = 0.4 min⁻¹)を 2000 L の連続槽型反応器(CSTR)で行う。 原料は 50 L/min、CA0 = 2.5 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 = 2000 LQ = 50 L/mink = 0.4 min⁻¹CA0 = 2.5 mol/L
CA = mol/L
3.ふつう
Q = 10 L/minX = 70%V = ?, k = 0.3 min⁻¹

k = 0.3 min⁻¹ の液相 1 次反応 A → B を、10 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 = 10 L/mink = 0.3 min⁻¹X = 70%
V = L
4.ふつう
QX = 70%CSTR と同じ Q、k、X

液相 1 次反応で 70% 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 = 70%1 次反応、同じ k と Q
VCSTR/VPFR =
5.むずかしい
Q = 40 L/minX = ?V = 800 L

液相 1 次反応(k = 0.05 min⁻¹)を、40 L/min で供給される 800 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 = 800 LQ = 40 L/mink = 0.05 min⁻¹
X = %
6.むずかしい
V = 500 LV = 500 LQ = 10 L/minX = ?

液相 1 次反応(k = 0.05 min⁻¹)を、各 500 L の等しい 2 つの CSTR を直列につないで行う。供給速度は 10 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 = 500 L (×2)Q = 10 L/mink = 0.05 min⁻¹
X = %

解答

  1. 1. CA = 0.4762 mol/L
  2. 2. CA = 0.1471 mol/L
  3. 3. V = 40.13 L
  4. 4. VCSTR/VPFR = 1.938
  5. 5. X = 63.21 %
  6. 6. X = 91.84 %

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。