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適用學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù)

試題總分：150分

答題時(shí)間：3小時(shí)

參考教材：

1.吳元欣、丁一剛、劉生鵬主編，《 化學(xué)反應(yīng)工程》(第二版)，化學(xué)工業(yè)出版社，2015;

2. Octave. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1999。

一、考試目的和要求

化學(xué)反應(yīng)工程以工業(yè)反應(yīng)過程為主要研究對(duì)象，運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，以及化學(xué)反應(yīng)過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制的基本的原理和方法，結(jié)合反應(yīng)器中流體的傳遞過程，借助反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型，綜合運(yùn)用工程理念、技術(shù)經(jīng)濟(jì)原理對(duì)進(jìn)行反應(yīng)器進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)、放大與優(yōu)化。

二、題型及分布

1. 基礎(chǔ)類(簡答題方式，包括基本概念與原理)，約30分;

2. 綜合類(計(jì)算題方式，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算)，約50分;

3. 較難類(計(jì)算題或論述題方式，反應(yīng)器的組合設(shè)計(jì)、優(yōu)化與控制)，約20分;

三、考試范圍

1. 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

可逆反應(yīng)、平行反應(yīng)及連串反應(yīng)的動(dòng)力學(xué);復(fù)合反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)組分的轉(zhuǎn)化速率或生成速率;溫度和濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。

2.間歇反應(yīng)器與理想流動(dòng)流動(dòng)反應(yīng)器

等溫間歇反應(yīng)器、變溫間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算;全混流模型和活塞流(平推流)模型、及其設(shè)計(jì)計(jì)算;流動(dòng)反應(yīng)器反應(yīng)體積、空時(shí)和空速的概念及其理解;全混流反應(yīng)器的特點(diǎn)，全混流反應(yīng)器的多定態(tài)特性，著火點(diǎn)和熄火點(diǎn);全混流反應(yīng)器反應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算;全混流反應(yīng)器的連接方式，加料方式，原料濃度及操作溫度對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響;等溫和變溫活塞流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算、活塞流反應(yīng)器的最佳操作溫度條件確定、絕熱和非絕熱活塞反應(yīng)器的反應(yīng)體積及反應(yīng)產(chǎn)物分布的設(shè)計(jì)計(jì)算;能根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的類型選定活塞流反應(yīng)器的加料方式、原料濃度及溫度。

3. 停留時(shí)間分布與反應(yīng)器的流動(dòng)模型

流動(dòng)系統(tǒng)停留時(shí)間分布的意義及其數(shù)學(xué)表達(dá)式、實(shí)驗(yàn)測定方法;全混流反應(yīng)器和活塞流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布;反應(yīng)器偏離理想流動(dòng)的原因，掌握返混的概念;多釜串聯(lián)模型、軸向擴(kuò)散模型和離析流模型的物理含義和數(shù)學(xué)模型;反應(yīng)器停留時(shí)間分布的模型參數(shù);等溫非理想反應(yīng)器進(jìn)行簡單反應(yīng)時(shí)最終轉(zhuǎn)化率的計(jì)算方法;流體的微觀混合與宏觀混合，及其對(duì)流動(dòng)反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率的影響。

4. 氣固相催化反應(yīng)器

多相催化反應(yīng)過程的步驟和判斷速率控制步驟;流體與催化劑顆粒外表面間的傳質(zhì)和傳熱對(duì)多相催化反應(yīng)速率及選擇性的影響;外擴(kuò)散有效因子;氣體在多孔顆粒中的擴(kuò)散類型及有效系數(shù);等溫多孔催化劑上氣相反應(yīng)擴(kuò)散微分方程的求解;一級(jí)反應(yīng)內(nèi)擴(kuò)散有效因子的設(shè)計(jì)計(jì)算;非一級(jí)反應(yīng)內(nèi)擴(kuò)散有效因子的估算;外擴(kuò)散有效因子;固定床、流化床化反應(yīng)器特點(diǎn)與設(shè)計(jì)計(jì)算;多段絕熱式固定床催化反應(yīng)的優(yōu)化原則;換熱式固定床催化反應(yīng)器床層軸向溫度的變化規(guī)律及其影響因素;利用熱點(diǎn)的位置變動(dòng)判斷反應(yīng)器操作工況;換熱式固定床催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，參數(shù)敏感性問題以及飛溫和失控現(xiàn)象;自熱式固定床催化反應(yīng)器的操作工況。

5.氣—液相反應(yīng)器

氣—液相反應(yīng)器特點(diǎn)、傳熱和傳質(zhì)及其設(shè)計(jì)計(jì)算。

6.新型反應(yīng)器

了解化學(xué)工程與技術(shù)領(lǐng)域新型反應(yīng)器研究及應(yīng)用進(jìn)展。