第 一 題

看到本題，首先要辨識出這是反應工程中最經典的反應器選型問題。接著應該從反應動力學（不同反應器達到相同轉化率所需的體積差異）、熱傳與溫度控制（放熱/吸熱反應的控制難易度）、混合特性、建造成本及後續維護清洗等實務面向切入。作答時需明確比較 PFR 與 CSTR 在這些因素上的優缺點，並留意題目要求「至少列舉四項」。

這是一道標準的反應器體積計算題。首先要確認反應條件：一階、液相（密度固定不變）、不可逆反應。使用 PFR 及 CSTR 的設計方程式（Design Equations），將 $-r_A = k C_A = k C_{A0}(1-X)$ 代入積分或代數式中求解體積 V。計算完成後，針對第 (3) 題，需從計算結果出發，點出 PFR 體積較小的優勢，並說明管式反應器在工程放大（Scale-up）時的平移特性（增加管數），這比 CSTR 放大時需面對的混合不均勻與幾何相似性問題來得容易。