高考申論題
110年
[化學工程] 化學反應工程學
第 一 題
📖 題組：
五、已知有一酵素反應速率式如下： -rA = 0.2 CA / (2 + CA) [mol / L．min] (一)假設利用批式反應器（batch reactor）進行此一酵素反應，已知 CA0=2 mol．L-1，請問要達到最終 CA=0.1 mol．L-1 需要多少時間？（10 分） (二)假設改用兩種連續式反應器 CSTR 和 PFR 操作，進料流速 25 L．min−1,且初始濃度 CA0= 2 mol．L-1，如果要達到最終出口濃度 CA = 0.1 mol．L-1，請問兩種反應器體積各為多少？（17 分，其中 CSTR 占 8 分 PFR 占 9 分）
五、已知有一酵素反應速率式如下： -rA = 0.2 CA / (2 + CA) [mol / L．min] (一)假設利用批式反應器（batch reactor）進行此一酵素反應，已知 CA0=2 mol．L-1，請問要達到最終 CA=0.1 mol．L-1 需要多少時間？（10 分） (二)假設改用兩種連續式反應器 CSTR 和 PFR 操作，進料流速 25 L．min−1,且初始濃度 CA0= 2 mol．L-1，如果要達到最終出口濃度 CA = 0.1 mol．L-1，請問兩種反應器體積各為多少？（17 分，其中 CSTR 占 8 分 PFR 占 9 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
假設利用批式反應器（batch reactor）進行此一酵素反應，已知 CA0=2 mol．L-1，請問要達到最終 CA=0.1 mol．L-1 需要多少時間？（10 分）
思路引導 VIP
- 確立速率模型：這是 Michaelis-Menten 型式的速率方程。
- 建立批式積分式：$t = \int \frac{dC_A}{-r_A}$。將 $-r_A = \frac{0.2 C_A}{2 + C_A}$ 代入。
小題 (二)
假設改用兩種連續式反應器 CSTR 和 PFR 操作，進料流速 25 L．min−1,且初始濃度 CA0= 2 mol．L-1，如果要達到最終出口濃度 CA = 0.1 mol．L-1，請問兩種反應器體積各為多少？（17 分，其中 CSTR 占 8 分 PFR 占 9 分）
思路引導 VIP
- CSTR 計算：公式為 $V = \frac{F_{A0} - F_A}{-r_{A,exit}} = \frac{v_0 (C_{A0} - C_A)}{-r_{A,exit}}$。注意 $-r_A$ 要用出口濃度 $C_A = 0.1$ 計算。
- PFR 計算：公式為 $V = v_0 \int_{C_A}^{C_{A0}} \frac{dC_A}{-r_A}$。這部分積分與 (一) 相同，只是多了流速 $v_0$。