清华大学环境工程原理（反应工程原理部分）期末试卷（环4）
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- 发布时间：2008-05-29
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::试卷简介::
清华大学本科生考试试题专用纸
考试课程：环境工程原理（反应工程原理部分）环4年级 2007年1月14日
1、简要回答以下问题（每题6分，共24分）
（1）什么是积分反应器和微分反应器？它们用于动力学实验时，各有什么优缺点？
（2）反应器内的流体流动和混合状态会不会影响反应结果？为什么？
（3）简要说明为什么气液相反应的宏观速率方程根据本征反应速率的快慢有不同的表达形式。
（4）在微生物反应中，细胞产率系数有哪几种表达方式？它们的取值范围是什么？
2、某固定床固相催化反应器的有效体积为2m3，填充层空隙率为0.3。反应物料以0.5m3/h的流量流入反应器。试计算该反应器的空间时间，空间速度和实际平均接触时间。若填充层空隙率提高到0.4，以上各参数如何变化？（10分）
3、利用微生物细胞形成的颗粒状污泥处理只含有葡萄糖的废水，若不考虑处理过程中微生物的生长，仅把颗粒污泥看作固体催化剂，试回答以下问题：（15分）
（1）在厌氧条件下进行该废水的处理，试分析该反应系统的微观过程。请给出2种提高葡萄糖处理效率的途径，并分析其理论依据。
（2）在好氧条件下进行该废水的处理，试分析该反应系统的微观过程。
4、已知不可逆液相反应A → P的半衰期与A的初始浓度无关，试回答以下问题：（共30分）。
（1）给出该反应的动力学方程的一般形式。
（2）利用间歇反应器进行动力学实验（反应物料中A的初始浓度为50mol/m3），结果表明，在25oC时，A的转化率达到90％时的反应时间为2小时。在同样的物料浓度和温度条件下，利用完全混合流反应器进行该反应时，要使A的去除率达到90％，反应物料需在反应器中平均停留多少时间？
（3）该反应在有效容积为2m3的全混流连续反应器内进行，物料流量为1 m3/h ，试计算A的转化率。保持物料流量不变，将出口处物料回流（回流比为0.5），A的转化率如何变化？
（4）该反应在有效容积为2m3的平推流反应器内进行，物料流量为1m3/h ，试计算A的转化率。保持物料流量不变，将出口处物料回流（回流比为0.5），A的转化率如何变化？
（5）试对以上计算结果进行讨论。
5、细菌A利用基质S时的生长速率符合Monod方程，现利用全混流连续培养器对该细菌进行培养，培养基中基质S的浓度为6g/L，反应器体积为5L。当基质流量为2L/h和3L/h时，出水基质浓度分别为1g/L和2g/L，菌体浓度分别为2.5g/L和2g/L。
（1）计算该细菌的最大比生长速率、Ks和Yx/s值。
（2）如果混入杂菌B，已知菌B利用基质S的最大比生长速率为0.9 h-1、Ks为0.6g/L和Yx/s为0.5。试求基质流量为2L/h、4L/h和5L/h三种情况下，长期培养时反应器内细菌组成（假定各细胞之间互相独立，不发生粘联现象）。
（3）如果在全混流连续培养器后设细胞分离器，将细胞浓缩液回流到反应器，回流比γ＝0.5。在基质流量为5L/h的条件下，分别计算细胞浓缩倍数β＝1.5，2.5时的基质利用率。
考试课程：环境工程原理（反应工程原理部分）环4年级 2007年1月14日
1、简要回答以下问题（每题6分，共24分）
（1）什么是积分反应器和微分反应器？它们用于动力学实验时，各有什么优缺点？
（2）反应器内的流体流动和混合状态会不会影响反应结果？为什么？
（3）简要说明为什么气液相反应的宏观速率方程根据本征反应速率的快慢有不同的表达形式。
（4）在微生物反应中，细胞产率系数有哪几种表达方式？它们的取值范围是什么？
2、某固定床固相催化反应器的有效体积为2m3，填充层空隙率为0.3。反应物料以0.5m3/h的流量流入反应器。试计算该反应器的空间时间，空间速度和实际平均接触时间。若填充层空隙率提高到0.4，以上各参数如何变化？（10分）
3、利用微生物细胞形成的颗粒状污泥处理只含有葡萄糖的废水，若不考虑处理过程中微生物的生长，仅把颗粒污泥看作固体催化剂，试回答以下问题：（15分）
（1）在厌氧条件下进行该废水的处理，试分析该反应系统的微观过程。请给出2种提高葡萄糖处理效率的途径，并分析其理论依据。
（2）在好氧条件下进行该废水的处理，试分析该反应系统的微观过程。
4、已知不可逆液相反应A → P的半衰期与A的初始浓度无关，试回答以下问题：（共30分）。
（1）给出该反应的动力学方程的一般形式。
（2）利用间歇反应器进行动力学实验（反应物料中A的初始浓度为50mol/m3），结果表明，在25oC时，A的转化率达到90％时的反应时间为2小时。在同样的物料浓度和温度条件下，利用完全混合流反应器进行该反应时，要使A的去除率达到90％，反应物料需在反应器中平均停留多少时间？
（3）该反应在有效容积为2m3的全混流连续反应器内进行，物料流量为1 m3/h ，试计算A的转化率。保持物料流量不变，将出口处物料回流（回流比为0.5），A的转化率如何变化？
（4）该反应在有效容积为2m3的平推流反应器内进行，物料流量为1m3/h ，试计算A的转化率。保持物料流量不变，将出口处物料回流（回流比为0.5），A的转化率如何变化？
（5）试对以上计算结果进行讨论。
5、细菌A利用基质S时的生长速率符合Monod方程，现利用全混流连续培养器对该细菌进行培养，培养基中基质S的浓度为6g/L，反应器体积为5L。当基质流量为2L/h和3L/h时，出水基质浓度分别为1g/L和2g/L，菌体浓度分别为2.5g/L和2g/L。
（1）计算该细菌的最大比生长速率、Ks和Yx/s值。
（2）如果混入杂菌B，已知菌B利用基质S的最大比生长速率为0.9 h-1、Ks为0.6g/L和Yx/s为0.5。试求基质流量为2L/h、4L/h和5L/h三种情况下，长期培养时反应器内细菌组成（假定各细胞之间互相独立，不发生粘联现象）。
（3）如果在全混流连续培养器后设细胞分离器，将细胞浓缩液回流到反应器，回流比γ＝0.5。在基质流量为5L/h的条件下，分别计算细胞浓缩倍数β＝1.5，2.5时的基质利用率。
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