高考申論題
115年
[化學工程] 反應工程及單元操作
第 二 題
📖 題組：
依圖一描述：
依圖一描述：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
寫出該反應器體積 V 與反應物 A 轉化率 X_A 的積分關係式。（5 分）
思路引導 VIP
這是 PFR 的基本設計方程式推導。從物料平衡出發：流入 - 流出 + 產生 = 累積。穩態下累積為 0。針對微小體積 dV 列式，將摩爾流率 F_A 轉換為包含轉化率 X_A 的形式，然後進行積分。這個公式是反應工程的核心，必須秒殺。
小題 (一)
寫出反應器名稱。（5 分）
思路引導 VIP
觀察圖一。圖中顯示流體由左至右（Inlet Flow）在管狀空間中流動，且反應沿著管長發生，沒有攪拌裝置。這是單元操作與反應工程中最基礎的反應器模型之一。直接寫出其中英文名稱即可。
小題 (三)
若該反應器內有填充重量 W 的觸媒，假設管內無壓降（no pressure drop）條件下，寫出求得 W 與 X_A的積分關係式。（5 分）
思路引導 VIP
當管狀反應器內填充了固體觸媒，就變成了填充床反應器（Packed Bed Reactor, PBR）。此時反應速率的定義基準不再是「單位體積」，而是「單位觸媒重量」。思考 PFR 設計公式中 V 和 -r_A 的對應關係，如何轉換為 W 和 -r_A'（基於質量的反應速率）。題目特別標明「無壓降」，代表你不必考慮壓力對濃度的影響，直接積分即可。