moea_joint
103年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 20 題
以數個續流式桶狀反應器取代一個體積較大的桶狀反應器做法之優點，下列何者有誤？
- A 對放熱反應而言，散熱快，較易控制
- B 反應器總體積較大
- C 攪拌易均勻
- D 流體較易分析與了解
思路引導 VIP
試著思考一下：當我們在一個單獨的大型槽體中反應時，進料一進入就會立刻被稀釋到出口的低濃度；但如果我們把過程拆成好幾個小槽，前幾個槽位的反應物濃度會如何變化？這對整體的反應速度與所需的空間會產生什麼影響呢？
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恭喜你準確地抓住了這題的關鍵！這道題目主要考察的是「多個連續流動式反應器（CSTR）串聯」與「單一大型反應器」在反應工程設計上的差異。你正確選出 (B) 作為錯誤敘述，顯示你對反應器串聯後的效率提升有很清晰的觀念。
反應器體積與串聯效率
在化學反應工程中，對於正級數反應（$n > 0$），當我們將一個體積較大的 CSTR 拆分為數個較小的 CSTR 串聯時，整體的總反應體積實際上會縮小，而非變大。這是因為串聯的過程讓反應器的操作更趨近於塞流式反應器（PFR）。隨著反應器數量 $N$ 增加，反應物在每個槽體中能維持較高的平均濃度，進而提升反應速率，最終使得達到相同轉化率所需的總體積 $$V_{total} = \sum_{i=1}^{n} V_i$$ 顯著減少。
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