清华大学环境工程原理

2005-2006学年度环境工程原理（反应工程原理部分）考试参考答案

一、1、解：（1）原理体系：利用隔离、分离、转化等技术原理，通过工程手段，实现污染物的高效、快速去除。

（2）技术路线：通过隔离/分离/转化方式的优选与组合，实现对污染物的高效（去除效率、能耗）、快速地去除。

即通过对装置的优化设计以及对操作方式和操作条件的优化，实现对介质的混合状态和流体流态的优化和对迁移（物质、能量）和反应速率的强化，从而实现对污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除。

2、解：间歇反应器基本方程为 nA0dxA= rAV dt

平推流反应器的基本方程为 qnA0dxA= rA dV

异同：方程的基本形式相同，但间歇反应器为反应速率正比于转化率随时间的变化率，而平推流反应器为反应速率正比于转化率随空间的变化率。

原因：平推流反应器可以看作一个微元在流动过程中进行间歇反应，其反应时间可用流动的距离或体积进行表示。即在空间上的平推流反应器与在时间上的间歇反应器。

3、解：球形催化剂的效率系数的定义为

η=1

φs[11 tanh(3φs)3φs

西勒模数反映了反应过程受本征反应及内扩散的影响程度，与η大小有关

根据 RkvcAS φs=3Den 1

可知η的主要影响因素有催化剂颗粒半径R，扩散系数De，反应速率常数kV，催化剂表面反应物浓度cAS。

R、kv、cAS、n越大，本征反应速率越大，则扩散过程对反应速率影响越大，η值越小；

De越大，扩散速率越大，则本征反应对反应速率影响越大，η值越大。

4、解：特点为A与B之间的反应速率较快，反应发生在液膜内的某一区域中，在液相主体不存在A组分，也不发生A和B之间的反应。

拟一级快速反应的宏观反应速率方程 rAS=kLAcAiγtanhγ

其中， γ=δLkcBL/DLA=kcBLDLA/kLA

提高反应速率的措施：

① 提高Hatta（八田）数γ：可以通过提高B在液相主体的浓度cBL、A在液相中的扩散系数DLA。

② 提高cAi：加大气相中A的分压