國營聯招 化工製程化工熱力學、化學反應工程學114 年第 41 題單選題考點:滯留時間混淆考點:PFR設計方程式
液體反應物A以體積流率2 m³/s流入柱塞流反應器(PFR),並於其中發生液態勻相反應,已知反應物A之初始濃度為0.5 mol/m³,反應速率式-rA = 4C²A mol/(m³∙s),經量測反應器出口之A物質濃度為 0.25 mol/m³,請問此PFR反應器之體積為下列何者?
A0.5 m³
B1 m³正確答案
C2 m³
D4 m³
B正確答案
液相PFR體積設計方程式為 V = v₀ ∫ dC_A / (-r_A),將二級反應速率代入積分即可求得體積為 1 m³。
逐選項解析
A0.5 m³滯留時間混淆✕ 易錯陷阱
若漏乘體積流率 v₀ (2 m³/s),算出的結果會是 0.5,這是滯留時間(τ)而非體積。
B1 m³PFR設計方程式✓ 正確
正確代入 PFR 設計方程式並完成積分:V = 2 × (1/4) × (1/0.25 - 1/0.5) = 1 m³。
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