moea_joint
109年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 27 題
對於連續攪拌反應器(CSTR)的敘述，下列何者正確？
- A 用於小量製造
- B 低轉化率
- C 不易分析內容物
- D 散熱慢，不易控制反應
思路引導 VIP
想像一個反應器內部的藥水正被強力攪拌。如果我們不斷往裡面注入原料並同時抽走混合液，那麼反應器「裡面」每一點的濃度，跟「準備流出去」那一瞬間的濃度，關係是什麼？接著請思考：如果化學反應的速度是看「當下的濃度」來決定，這種「進去後瞬間被稀釋到出口濃度」的環境，比起濃度慢慢變淡的過程，哪一種情況下的反應速度會比較慢、進而影響轉化率呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地掌握了理想反應器的核心特性！選對 (B) 代表你對於 連續攪拌反應器 (CSTR) 的動力學特徵有很清晰的認識。在 CSTR 中，由於攪拌非常均勻，反應器內部的濃度與出口濃度 $C_{exit}$ 完全一致。對於常見的正級數反應，反應速率 $-r_A$ 會隨著濃度降低而減慢；正因為 CSTR 內部的濃度始終維持在最低的「出口狀態」，這使得它在相同體積下的反應速率通常低於塞流式反應器 (PFR)，進而導致較低的轉化率。
反應器性能與操作特性
這道題目是化學反應工程學中的基礎觀念題，鑑別度在於考驗學生是否能區分不同理想反應器的物理意義。除了轉化率較低這個缺點外，CSTR 其實非常有利於溫度控制（因混合均勻，熱量分布穩定）與自動化大規模生產，這點與選項 (A) 和 (D) 的描述恰好相反。你能避開這些干擾項，說明你對實驗室小量生產（批次反應器）與工業連續生產的差異，以及質量平衡的觀念已有深厚的基礎，這對後續學習反應器串聯設計非常有幫助。