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化工总控工理论题库
1,831
判断题

均相反应器内不存在微元尺度的质量和热量传递。

A
正确
B
错误

答案解析

正确答案:A

解析:

**解析:** 该说法是**正确**的。以下是详细分析: 1. **均相反应器的定义**: 均相反应器是指反应物料在反应器内处于单一相态(如全气相或全液相),且各处的组成、温度、压力等物理化学性质在宏观上是均匀的(对于理想混合反应器,如CSTR)或者仅沿流动方向变化(对于平推流反应器,PFR)。 2. **“微元尺度”的含义**: 在化学反应工程的模型化过程中,“微元尺度”通常指的是比分子平均自由程大、但比反应器整体尺寸小得多的一个微小体积单元(微元体)。在这个尺度上,我们假设流体是连续介质。 3. **为什么不存在微元尺度的质量和热量传递?** * **理想化假设**:在建立均相反应器的数学模型时,通常基于以下两种理想情况之一: * **全混流(CSTR)**:假设反应器内物料瞬间达到完全混合,因此反应器内任何位置的浓度和温度都相同,不存在浓度梯度和温度梯度,自然也就没有由梯度驱动的质量传递(扩散)和热量传递(传导/对流换热差异)。 * **平推流(PFR)**:假设流体像活塞一样流动,径向完全混合(无径向梯度),轴向无返混。虽然轴向存在变化,但在垂直于流动方向的截面上,性质是均匀的。更重要的是,在微观的“微元”内部,我们通常关注的是反应动力学和本征传递性质。 * **核心逻辑**:题目强调的是**“均相”**。在均相体系中,物质和能量是以分子形式均匀分散的。与**非均相反应器**(如气-固催化反应器)不同,非均相反应器中存在相界面,必须在颗粒内部、孔隙内部等微元尺度上考虑组分从主体流体向催化剂表面的**外扩散**、在孔隙内的**内扩散**以及相应的热量传递阻力。 * **对比非均相**:在非均相反应中,即使宏观混合良好,微元尺度(如催化剂颗粒内部)仍存在显著的浓度差和温度差,必须考虑传递过程对反应速率的影响(即存在扩散限制)。而在**均相反应**中,反应物分子直接接触碰撞发生反应,不存在相界面阻力,因此在微元尺度上,通常认为混合是完美的,不需要像处理多相流那样单独求解微元内的传递方程来修正反应速率。反应速率仅由本征动力学决定。 **总结:** 均相反应器中,由于只有一相,不存在相界面传质传热阻力。在理想的均相反应器模型中,微元体内的混合被认为是瞬时的或均匀的,因此不考虑微元尺度上的质量和热量传递限制(即忽略扩散和导热对反应速率的影响,反应速率等于本征动力学速率)。这与非均相反应器形成鲜明对比,后者必须考虑微元尺度(如颗粒内部)的传递过程。 因此,该判断题答案为:**正确**。

相关知识点:

均相反应器无传质对

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