判断题
连续操作釜式反应器的热稳定条件是Qr=Qc,且dQr/dT<dT。
A
正确
B
错误
答案解析
正确答案:A
解析:
这道题的答案是**正确**的。以下是对连续操作釜式反应器(CSTR)热稳定条件的详细解析:
### 1. 稳态操作条件
在连续搅拌釜式反应器中,反应达到稳态时,系统内的能量必须平衡。这意味着反应产生的热量速率($Q_r$)必须等于通过冷却系统移走的热量速率($Q_c加上物料带出的显热等,通常统称为移热速率$)。
即:
$$ Q_r = Q_c $$
这是反应器能够维持恒定温度运行的**必要条件**,但仅满足这一点并不能保证系统是稳定的。
### 2. 热稳定性判据
为了判断该稳态点是否稳定,我们需要考察当温度发生微小扰动(例如温度略微升高 $\Delta T > 0$)时,系统的自我调节能力。
* **如果系统稳定**:
当温度 $T$ 略微升高时,移热速率 $Q_c$ 的增加幅度必须**大于**反应放热速率 $Q_r$ 的增加幅度。这样,净热量变化为负(移走的多,产生的少),从而使温度回落到原来的稳态值。
数学表达为:
$$ \frac{dQ_c}{dT} > \frac{dQ_r}{dT} $$
或者写作:
$$ \frac{dQ_r}{dT} < \frac{dQ_c}{dT} $$
* **如果系统不稳定**:
当温度 $T$ 略微升高时,如果反应放热速率 $Q_r$ 的增加幅度大于移热速率 $Q_c$ 的增加幅度(即 $\frac{dQ_r}{dT} > \frac{dQ_c}{dT}$),那么产生的热量多于移走的热量,温度会进一步升高,导致“飞温”现象,系统偏离稳态。
### 3. 题目中的表述分析
题目中给出的条件是:
1. $Q_r = Q_c$ (稳态条件)
2. $\frac{dQ_r}{dT} < \frac{dQ_c}{dT}$ (注意:题目原文写的是 `dQr/dT < dT`,这显然是一个排版或录入错误,结合上下文和化学工程原理,此处应理解为 $\frac{dQ_r}{dT} < \frac{dQ_c}{dT}$ 或类似含义,即放热曲线斜率小于移热曲线斜率)。
在标准的化工热稳定性理论中,**Semenov准则**指出,对于放热反应,稳定的稳态点必须满足移热线的斜率大于放热线的斜率。
因此,题目的核心逻辑是:**在满足热量平衡($Q_r=Q_c$)的前提下,只有当放热速率对温度的敏感度小于移热速率对温度的敏感度时,操作才是热稳定的。**
### 结论
尽管题目文本中 `dQr/dT < dT` 存在明显的符号缺失或笔误(应为 $dQ_c/dT$),但其考察的核心知识点——**“放热斜率小于移热斜率”**是判断CSTR热稳定性的正确准则。在常见的题库语境下,该命题意在陈述正确的稳定性判据。
故答案为:**正确**。
相关知识点:
连操釜式热稳,Qr=Qc且dQr/dT
题目纠错
化工总控工理论题库
