理想光学系统习题

第二章 理想光学系统

一：选择题（可以有多选)

1.有一个无限远物点，经某一理想光学系统成像，陈述正确的是（B ）

A.其像点必在理想光学系统的像方焦点处。

B.其像点必在理想光学系统的像方焦平面上。

C.该物点与像点无穷远点共轭。

D.该物点与其像点可作为此理想光学系统的一对基点。

2.有一个置于空气中的理想光学系统，其垂轴放大率β>0,则（ AB ）

A.物像位于系统的同侧。

B.角放大率γ>0。

C.像高大于物高。

D.光学系统的焦距为正。

3.一物体经理想光学系统后放大的实像。当物体向光学系统方向移动一微小距离，则（ AC ）

A.其像变大。

B.垂轴放大率β的绝对值变小。

C.角放大率γ的绝对值变小。

D.轴放大率α的绝对值变小。

4.理想光学系统的角放大率γ（ABD ）

A.反映了理想光学系统能够把光束变宽或变窄的能力。

B.角放大率γ的大小取决于物像共轭位置。

C.改变理想光学系统物像方折射率的大小，角放大率γ值不变。

D.垂轴放大率β值越大，角放大率γ越小。

二、填空题

1、一双凸透镜两球面的曲率半径都是12cm ，透镜玻璃的折射率为1.5，若将此透镜置于空气中，求透镜的焦距__12_ cm ______。

2、共轴理想光学系统的牛顿公式___ xx ’=ff ’______，高斯公式_1''=+l

f l f ________。

3、一个折射率为1.52的双凸薄透镜，其中一个折射面的曲率半径是另一个折射面的2倍，且其焦距为5cm ，则这两个折射面的曲率半径分别为_ 7.8 _____cm 和__-3.9____cm 。

4、长60mm ，折射率为1.5的玻璃棒，在其两端磨成曲率半径为10mm 的凸球面，其焦距为____∞

简答题

1、共轴光学系统的成像性质有哪些？画出一对共轭面及两对共轭点已知情况下的物点和像点。

1、性质1 位于光轴上的物点对应的共轭像点也必然位于光轴上；位于过光轴的某一个截面内的物点对应的共轭像点必位于该平面的共轭像面内；同时，过光轴的任意截面成像性质都是相同的。

性质2 垂直于光轴的平面物所成的共轭平面像的几何形状完全与物相似，也就是说在整个物平面上无论哪一部分，物和像的大小比例等于常数。

性质3 一个共轴理想光学系统，如果已知两对共轭面的位置和放大率，或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上的两对共轭点的位置，则其他一切物点的像点都可以根据这些 已知的共轭面和共轭点来表示。

O B

A O 3 O ’1 O ’2 O ’3

A ’

O 1 O 2 B

O ’

M

2、图解法求像可供利用的典型光线及性质主要有哪几种情况？

2、（1）平行于光轴入射的光线经过系统后过像方焦点；

（2）过物方焦点的光线经过系统后平行于光轴；

（3）倾斜于光轴入射的平行光束经过系统后会交于像方焦平面上的一点；

（4）自物方焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平行光束；

（5）共轭光线在主面上的投射高度相等；

（6）过节点的出射光线与入射光线平行。

四计算题

1设一个系统位于空气中，垂轴放大率为β=-10x ，由物面到像面距离(共轭面距离)为7200mm ，物镜两焦点间距离为1140mm 。求该物镜焦距及两主平面之间距离。

1因为该系统位于空气中，故有f ’= -f 由已知条件得如下方程

β=l

l y y '' = -10①；

f ’+(-f)+d=1140②;

l ’+(-l)+d=7200③;

'

11'1f l l =-④, 联立①②③④可得f ’=600mm,d=-60mm

2、两个薄透镜的焦距为f ’1=50mm ，f ’2=100mm ，相距50mm ，若一个高为25mm 的物体位于第一透镜前150mm 处，求最后所成像的位置和大小。

解：先求L 1所成像。将l 1=-150mm ，f ’1=50mm 代入透镜成像公式'11_'1f l l =及放大率公式β=l l '可得l ’=('

11'11l f +)-1=75mm,β1=5.015075-=-即物在L 1右侧75mm 处成缩小的实像。经L 1所成的实像作为L 2的虚物，将l 2=l ’1—d=25mm ，f 2’=100mm 代入透镜成像公式和放大率公式得l 2’=(2

12'1l f +)-1=(2511001+)-1=20mm ，β2=2520=0.8，则β=β1β2= -0.4 故y ’2=βy 1=-10mm ，即物体最后在L 2右侧20mm 处成10mm 的倒像

1理想反应器的概念

1理想反应器的概念，理想流动的概念； 理想反应器是指流体的流动混合处于理想状况的反应器。 流动混合的两种理想极限情况：理想混合和理想置换。 2连续、间歇、半连续三种操作方式及各自的特点，不同操作方式对浓度分布的影响； 3各种混合的概念，以及关于时间的几个概念； 混合：不同物料之间的混合。 理想混合： 反应器内物料达到了完全的混合，各点浓度、温度完全均一。 (2) 理想置换： 是指在与流动方向垂直的截面上流体各点的流动和流向完全相同，就像活塞平推一样，故又称“活塞流”。 ：具有的物料粒子之间的混合 返混不同停留时间（年龄） 叫返混。 4工业反应器的放大方法； 5反应温度、活化能、反应物浓度、反应级数以及反应速度之间的关系； 6复杂反应的选择性及反应器的选择； 7工业传热装置和传热剂及其适用场合； 夹套式水、低温制冷剂氯化钙水溶液、液氨、液氮、有机载冷剂 蛇管式和插入式 列管式 外部循环式 8混合的尺度问题；

9流型及特点； 轴向流——流体从轴向流入叶轮，又从轴向流出叶轮。该流型有利于宏观混和。 径向流——流体从轴向流入叶轮，从径向流出叶轮。该流型的剪切作用大，有利于分散过程。切线流——流体作圆周循环流动。该流型产生打漩，对过程不利。 10搅拌器类型及特点； 螺旋桨式（推进式）、涡轮式、框式和锚式 11宏观动力学的概念； 宏观动力学概念：宏观动力学就是包括扩散或传质过程 在内的化学反应动力学。 12气液非均相反应历程； 13气液相反应的类型及各自的特点； 14如何通过气液动力学实验来判断属于哪种类型； 15气固非均相反应历程； 16外扩散控制、内扩散控制、动力学控制的特点，如何判断哪一步是控制步骤，工业上如何消除内扩散和外扩散的影响； 17固体工业催化剂的组成；

工程光学习题参考答案第二章理想光学系统

第二章 理想光学系统 1.针对位于空气中的正透镜组() 0'>f 及负透镜组() 0'f ()-∞=l a ()' 2f l b -= ()f f l c = -=

() /f l d -= () 0=l e ()/f l f = ')(f f l g -== '22)(f f l h -==

+∞=l i )( 2.0'

0 e l (= ) f= l 2/ (f ) ( ) f g= l (= h) l l i)( +∞ =

2. 已知照相物镜的焦距f’＝75mm,被摄景物位于（以F 点为坐标原点） =x ,2,4,6,8,10,m m m m m -----∝-处，试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远 的地方。 解： （1）x= -∝ ，xx ′=ff ′ 得到：x ′=0 （2）x ′= （3）x ′= （4）x ′= （5）x ′= （6）x ′= 3.设一系统位于空气中，垂轴放大率*-=10β，由物面到像面的距离（共轭距离）为7200mm ， 物镜两焦点间距离为1140mm 。求该物镜焦距，并绘出基点位置图。 解: ∵ 系统位于空气中，f f -=' 10' '-=== l l y y β 由已知条件：1140)('=+-+x f f 7200)('=+-+x l l 解得：mm f 600'= mm x 60-= 4.已知一个透镜把物体放大*-3投影到屏幕上，当透镜向物体移近18mm 时，物体将被放大 *-4，试求透镜的焦距，并用图解法校核之。 解：方法一： 31 ' 11-==l l β ? ()183321'1--=-=l l l ①

第三章理想流动均相反应器设计题解

第三章 理想流动均相反应器设计题解 1、[间歇反应器与全混釜恒容一级] 有一等温操作的间歇反应器进行某一级液相反应，13分钟后,反应物转化了70%.今拟将此反应转至全混流反应器,按达到相同的转化率应保持多大的空速? 解:㏑CA 0CA =kt, CA0CA CA0 - =0.7 ， C A =0.3C A0 间歇釜中∴㏑0.3=－13k ， k=0.0926 min -1 在全混釜中τ=VR V0=CA0 XA k CA =0.70.30.0926?=25.2 min -1 ∴空速S=1τ=125.2=0.0397min -1 2、[平推流恒容一级] 有一个活塞流管式反应器于555K,0.3MPa 压力下进行A →P 气相反应,已知进料中含30%A(mol)，其余70%为惰性物料.加料流量为6.3mol/s.该反应的动力学方程为r A =0.27C A mol/m 3 ·s,要求达到95%转化.试求⑴所需的空时? ⑵反应器容积? 解: τP =VR V0=1k ㏑CA 0CA =1 k ㏑PA0PA =1k ㏑ A0 A y y =1k ㏑1 1A x -=10.27㏑110.95-=11.1 S ∴V R =τP ·v 0=τP 00 A A F C 而C A0= A P RT =30.30.082555??=0.0198mol/L=19.8mol/m 3 V R =11.1s × 3 6.3/19.8/mol s mol m =3.53m 3 3、[平推流变容过程一级] 有一纯丙烷裂解反应方程式为C 3H 8→C 2H 4+CH 4.该反应在772℃等温条件下进行,其动力学 方程式为-dP A /dt=kP A ,忽略存在的副反应,并已知k=0.4h -1 反应过程保持恒压0.1MPa. 772℃和0.1MPa 下的体积进料量为800L/h,求转化率为0.5时所需的平推流反应器的体积. 解: ∵εA =21 2-=0.5 ∵k τP =－(1＋εA )㏑(1-ΧA )- εA ΧAf 0.4τP =－(1+0.5)㏑(1-0.5)-0.5×0.5 ∴τP =1.5ln 20.25 0.4-=1.974h V R =τP v 0=1.974×800=1579L=1.579 m 3 4、[间歇釜变容一级] 一级气相反应A →2R+S ,在等温等压间歇实验反应器中进行,原料中含75%A(mol),25%(mol)惰性气体,经8分钟后,其体积增加一倍.求此时达到了多大的转化率? 速率常数多大? 解: 膨胀因子 δA =3-11=2 膨胀率 εA =y A0δA =0.75×2=1.5

理想光学系统

[考试要求] 本章要求考生掌握理想光学系统的基本理论、特性、物像关系及系统组合。[考试内容] 通过作图法或计算法来了解分析理想光学系统的基本成像特性、物像位置关系的求取等。 ［作业］ P37：2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、17 第二章理想光学系统 §2---1 理想光学系统及共线成像理论 一、理想光学系统（1841年高斯提出的，故又称为高斯系统） 理想光学系统是一假想的、抽象的理论模型。 所谓理想光学系统就是能够对任意宽空间内的任意点，以任意宽光束成完善像的光学系统。 二、共线成像理论（是理想光学系统的理论基础） 1、物空间中的每一点都对应于像空间中相应的点，且只对应一点，我们称为共轭点； 2、物空间中每一条直线对应于像空间中相应的直线，且是唯一的，我们称之为共轭线； 3、物空间中任一点位于一条直线上，在像空间中其共轭点仍位于该直线的共轭线上。 简单的说：物空间的任一点、线、面都有与之相共轭的点、线、面存在，且是唯一的。

§2－2 理想光学系统的基点和基面 一、基点及基面 基点就是一些特殊的点，基面就是一些特殊的面。正是这些特殊的点与面的存在，从而使理想光学系统的特性有了充分体现，只有掌握了这些基点基面的特性，才能够分析计算理想光学系统。 基点：物方焦点，像方焦点；物方主点，像方主点；物方节点，像方节点。 基面：物方主面，像方主面；物方焦面，像方焦面。 二、焦点、焦面 1、焦点（物方焦点、像方焦点） 图2-1 理想光学系统的像方焦点 现有一系统如图，光线平行于光轴入射（理解为物在无限远的光轴上），那么根据共线成像理论，一定在像空间有一条直线与之相共轭，且是唯一共轭的。则这条共轭的光线与光轴有一交点，称为像方焦点，用'F来描述，（又称为第二焦点或后焦点）。 同理，从右方无限远处射入的平行于光轴的光，经系统后也一定有一共轭光线，它也将交光轴上于一点F，则F叫物方焦点；同样，从F发出的光经系统后，也一定变为平行光。 2、焦平面（物方焦面、像方焦面） 物方焦面：过F点作垂直于光轴的平面。 像方焦面：过'F点作垂直于光轴的平面。 焦面上一点发出的所有光，经系统后一定变成斜平行光束；而当斜平行光射入（可能是任意方向的光）时，一定会聚于像方焦面上一点。所以焦面实际上是许多不同方向的光的会聚点的集合。在焦点则是焦面上的最特殊的点，它是平行于光轴的光的会聚点。 三、主点及主面 1、作图说明

理想反应器

理想反应器 ?在工业上化学反应必然要在某种设备内进行，这种设备就是反应器。根据各种化学反应的不同特性，反应器的形式和操作方式有很大差异。 ?从本质上讲，反应器的形式并不会影响化学反应动力学特性。但是物料在不同类型的反应器中流动情况是不同的。 ? 理想流动反应器 流体流动状况影响反应速率和反应选择率，直接影响反应结果。 研究反应器中的流体流动模型是反应器选型、设计和优化的基础. 流动模型是反应器中流体流动与返混的描述。 流动模型：理想流动模型和非理想流动模型。 理想流动模型：完全没有返混的平推流反应器和返混为极大值的全混流反应器。 非理想流动模型是对实际工业反应器中流体流动状况对理想流动偏离的描述。 流动模型相关的重要概念 ●物料质点 物料质点是指代表物料特性的微元或微团。物料由无数个质点组成。 ●物料质点的年龄和寿命 年龄是对反应器内质点而言，指从进入反应器算起已经停留的时间，称为年龄。 寿命是对离开反应器的质点而言，指从进入反应器开始到离开反应器的时间。 返混 1）返混指流动反应器内不同年龄年龄质点间的混合。 在间歇反应器中，物料同时进入反应器，质点的年龄都相同，所以没有返混。 在流动反应器中，存在死角、短路和回流等工程因素，不同年龄的质点混合在一起，所以有返混。 2）返混的原因 a.机械搅拌引起物料质点的运动方向和主体流动方向相反，不同年龄的质点混合在一起； b.反应器结构造成物料流速不均匀，例如死角、分布器等。 造成返混的各种因素统称为工程因素。在流动反应器中，不可避免的存在工程因素，而且带有随机性，所以在流动反应器中都存在着返混，只是返混程度有所不同而已。 简单混合与返混 若相互混合的物料是在相同的时间进入反应器的，具有相同的反应程度，混合后的物料必然与混合前的物料完全相同。这种发生在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为简单

化学反应工程 第三章

第三章 理想流动反应器 概述 按照操作方式，可以分为间歇过程和连续过程，相应的反应器为间歇反应器和流动反应器。 对于间歇反应器，物料一次性加入，反应一定时间后把产物一次性取出，反应是分批进行的。物料在反应器内的流动状况是相同的，经历的反应时间也是相同的。 对于流动反应器，物料不断地加入反应器，又不断地离开反应器。 考察物料在反应器内的流动状况。有的物料正常的通过反应器，有的物料进入反应器的死角，有的物料短路（即近路）通过反应器，有的物料在反应器内回流。 在流动反应器中物料的流动状况不相同，造成物料浓度不均匀，经历的反应时间不相同，直接影响反应结果。 物料在反应器内的流动状况看不见摸不着。人们采用流动模型来描述物料在反应器内的流动状况。流动模型分类如下： 理想流动模型 流动模型 非理想流动模型 特别强调的是，对于流动反应器，必须考虑物料在反应器内的流动状况；流动模型是专指反应器而言的。 第一节 流动模型概述 3－1 反应器中流体的流动模型 平推流模型 全混流模型

一、物料质点、年龄、奉命及其返混 1.物料质点 物料质点是指代表物料特性的微元或微团。物料由无数个质点组成。 2.物料质点的年龄和寿命 年龄是对反应器内质点而言，指从进入反应器开始到某一时刻，称为年龄。 寿命是对离开反应器的质点而言，指从进入反应器开始到离开反应器的时间。 3.返混 （1）返混指流动反应器内不同年龄质点间的混合。 在间歇反应器中，物料同时进入反应器，质点的年龄都相同，所以没有返混。 在流动反应器中，存在死角、短路和回流等工程因素，不同年具的质点混合在一起，所以有返混。 （2）返混的原因 a.机械搅拌引起物料质点的运动方向和主体流动方向相反，不 同年龄的质点混合在一起； b.反应器结构造成物料流速不均匀，例如死角、分布器等。 造成返混的各种因素统称为工程因素。在流动反应器中，不可避免的存在工程因素，而且带有随机性，所以在流动反应器中都存在着返混，只是返混程度有所不同而已。

理想光学系统与共线成像理论 复习重点1

§2.1 理想光学系统与共线成像理论 一、基本概念 1、高斯光学： 暂时抛开光学系统的具体结构, 将一般仅在光学系统的近轴区存在的完善成像拓展成在任意大的空间中以任意宽的光束都成完善像的理想模型, 这个理想模型就是理想光学系统。 理想光学系统理论是在1841年由高斯所提出来的，所以理想光学系统理论又被称为“高斯光学”。 2、共轭： 将这种物像对应关系叫做“共轭”。 3、共线成像： 这种点对应点、直线对应直线、平面对应平面的成像变换谓之共线成像。二、共轴理想光学系统的成像性质

1、位于光轴上的物点对应的共轭像点必然在光轴上； 位于过光轴的某一截面内的物点对应的共轭像点必位于该平面内，且在物面的共轭像面内； 过光轴的任意截面成像性质都相同； 垂直于光轴的物平面，它的共轭像平面也必然垂直于光轴。 2、垂直于光轴的平面物与其共轭平面像的几何形状完全相似，即：在垂直于光轴的同一平面内，物体的各部分具有相同的放大率β。 3、一个共轴理想光学系统，如果已知两对共轭面的位置和放大率，或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上两对共轭点的位置，则其它一切物点的共轭像点都可以根据这些已知的共轭面和共轭点来表示。 基面和基点： 通常将这些已知的共轭面和共轭点分别称为共轴系统的“基面”和“基点”。作图法证明： ①已知两对共轭面的位置和放大率

②已知一对共轭面的位置和放大率，以及轴上两对共轭点的位置

§2.2 理想光学系统的基点和基面一、无限远的轴上物点和它对应的像点F’ 无限远的轴上物点发出的光线： 结论：无限远的轴上物点发出的光线与光轴平行。 像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距 定义：像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距

理想反应器

第五章理想反应器 5.1 均相反应器的分类 表1-2给出了冶金反应器的不同分类方式。可以说该表是从不同角度对反应器特性的一个粗略的说明。为了用数学模型法对反应器操作进行解析，首先要把反应器中的复杂过程分解成便于数学描述的单纯问题。工业反应器中进行的过程可分解为化学过程和包括流动、传质、传热在内的传递过程。由于化学反应规律与设备大小无关，故可在小型装置中进行研究，并归结为提出反应动力学模型，这是前三章介绍过的内容。传递过程是伴随化学反应同时发生的现象，虽然它并不改变化学反应的规律，但能影响反应场所的条件，从而影响最终的反应结果。传递规律可随设备而变，与所进行的化学反应类别并无直接关系。不同类型的反应器有不同的传递规律，因此，为了对反应器进行解析，必须弄清反应器内的传递规律。 在有物料流动的冶金反应器中，物料的流动在传递现象中起决定性作用，因为传热和传质现象往往是流动所伴生的现象，所以，物料的流动状态可以作为区分反应器的一个重要标志，物料在反应器中有四种典型的流动状态，相应有四种基本型式的反应器。 （1）间歇式反应器属于非流动系统，物料一次加入反应器中，在反应器内物料能均匀地混合，反应完成后，同时放出所有的物料，完成一个生产周期。 （2）全混流反应器把间歇式反应器改为连续操作，使物料连续地流经反应器并在反应器内均匀地混合，就成了全混流反应器。我们把物料在反应器中的这种完全均匀混合的流动状态称为理想混合流动，也称为完全混合流动或简称全混流。 （3）活塞流反应器物料在反应器内沿着平行的路径向前流动，如同活塞在气缸里向前移动一样，物料在流动方向上不发生混合，而在垂直于流动方向的任一截面上，所以的物料都有相同的参数。我们称物料的这种流动状态为活塞流、平推流或理想置换流。 全混流和活塞流是两种典型的流动模型，它们是对实际流动状态作了简化和理想化的两种极限情况，称这两种流动为理想流动。间歇式反应器中的流动也是一种特殊的流动状态。我们常把间歇式反应器，全混流反应器和活塞流反应器称为理想反应器。在本章中将讨论这三种基本型式的反应器。 （4）非理想流动反应器大多数的实际反应器，其中物料的流动状态都是介于活塞流和全混流之间的，称这种流动为非理相流动，称相应的反应器为非理想流动反应器。对非理想流动和非理想反应器将在下一章中进行介绍。 大多数冶金过程所进行的反应都是非均相的，在反应器中常存在流动路径不同的两种物料流。从反应器操作解析的角度考虑，对于每个物料流可以象均相反应器那样进行处理。因此对基本型式反应器和其中物料流动模型的研究，不仅可以用于描述实际的均相反应器，而且这些流动模型也是描述复杂的非均相反应器及其流动过程的基础、 5.2间歇反应器 5.2.1 引言 间歇反应器，亦称间歇式全混槽（釜），间歇搅拌槽（釜）等，其基本特征是其中的化学变化和热变化仅与时间有关，反应器内浓度和温度是均匀的。间歇反应器在冶金中常用于使矿物从矿石或其他物料中转入溶液的浸出过程，用于溶液的离子沉淀和结晶等过程中。这种反应器的特点是灵活性大，适于小批量的或者原料波动较大的生产过程。 间歇反应器的顶部通常装设有可拆卸的顶盖以供清洗和维修之用。在顶盖的中央部位安有搅拌器以使反应器内的物料均匀混合。顶盖上还开有各种工艺接管作为添加各种物料和测量等用。另外还装有加热或冷却用的夹套或排管，以控制过程的温度。在操作时，把物料按

第三章均相理想反应器

第三章均相理想反应器 反应器的开发主要有两个任务： 1．优化设计—反应器选型、定尺寸、确定操作条件。 2．优化操作—根据实际操作情况，修正反应器的数学模型参 数，优化操作条件。 最根本任务—最高的经济和社会效益。 3．1 反应器设计基础 3．1．1反应器中流体的流动与混合 理想反应器的分类 对理想反应器（ideal reactor），主要讨论三种类型： 1．间歇反应器(Batch Reactor—BR); 2．平推流反应器(Plug /Piston Flow Reactor—PFR)； 3．全混流反应器(Continuously Stirred Tank Reactor—CSTR)。 返混(back mixing)—不同停留时间的粒子之间的混合; 混合(mixing)—不同空间位置的粒子之间的混合。 注意：返混≠混合！ 平推流—物料以均一流速向前推进。 特点是粒子在反应器中的停留时间相同，不存在返混。 T、P、C i随轴向位置变（齐头并进无返混，变化随轴 不随径）。

全混流（理想混合）—物料进入反应器后能够达到瞬间的完全混合。 特点是反应器内各处的T、P、C i相同，物性不随反应 器的位置变，返混达到最大。 3．1．2 反应器设计的基础方程 反应器的工艺设计包括两方面的内容： 1．由给定生产任务和原料条件设计反应器； 2．对已有的反应器进行较核，看达到质量要求时，产量是否能保证，或达到产量时，质量能否保证。 反应器设计的基础方程主要是： 1．动力学方程； 2．物料衡算方程； 3．热量衡算方程； 4．动量衡算方程。

一、物料衡算方程 对反应器内选取的一个微元，在单位时间内，对物质A有：进入量=排出量+反应消耗量+积累量(3.1-1) 用符号表示：F in F out F r F b 即：F in=F out+F r+F b(3.1-2) 1．对间操作，反应过程无进料和出料，即： F in=F out=0 则：-F r=F b(3.1-4) 反应量等于负积累量。 2．对连续稳定操作，积累量为零，即：F b=0 则F in=F out+F r（3.1-6） 二、热量衡算方程 对反应器内选定的微元，单位时间内的热量变化有： 随物料流－随物料流＋与边界交＋反应热=积累热量 入的热量出的热量换的热量 符号：Q in Q out Q u Q r Q b 入为正放热为正 即：Q in－Q out＋Q u＋Q r=Q b(3.1-8) 1．对于稳定操作的反应器，热的积累为零，即： Q b=0 Q in－Q out＋Q u＋Q r=0(3.1-9) 2．对稳态操作的绝热反应器，Q u=Q b=0，即： Q in－Q out＋Q r=0(3.1-10) 反应热全部用来升高或降低物料的温度。

第三章理想反应器

第三章理想反应器 O ［理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或 1. 理想反应器是指 挤出流）反应器］ 2. 具有良好搅拌装置的釜式反应器按 __________ 反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大 的管式反应器按 ________ 反应器处理。（理想混合反应器、平推流） 3. 分批式完全混合反应器操作的优化分析是以 ___________ 、 ______ 为目标进行优化的。（平均 生产速率Y R 最大、生产经费最低） .之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积 6.全混流反应器的放热速率 Q G = O ( 7.全混流反应器的移热速率 Q r = O ( 为 与 V(_r A )(M r ) 4. 全混流反应器的空时 T 是 流速） 5. 全混流反应器的容积效率 7 .之比。（反应时间t 、空时T 8.全混流反应器的定常态操作点的判据为 O ( Q G =Q r ) 9. 全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 10. 全混流反应器的返混 ________ O （最大） 11. 平推流反应器的返混为 ________ O （零） 12. 对于恒容的平推流管式反应器 _________ 时间、空时） 13. 对于恒容的 _______ 管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。 （平推流） 14. 如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为 的平推流反应器。（循环操作） 15. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比 3 7 0时为 当于 _______ 反应器。（平推流、全混流） 16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比 3 7 0 S 时则反应器内返混为 _________ O （零、最大） 17. 18. 19. 20. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为 对于反应级数n v 0的反应，为降低反应器容积, 对于反应级数n > 0的反应，为降低反应器容积, 对于自催化反应，最合适的反应器为 21. O ( Q G =Q r 、 dQ r \dQ G 齐 ‘苛) .一致。（平均停留时间、反应 反应器，而当3 时则相 时反应器内返混为 _______ O （全混流串平推流） 应选用 ___ 反应器为宜。 应选用 _______ 反应器为宜。 O （全混流串平推流） （全混流） （平推流） 对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度T o pt = -(E 2-E 1) k 0E 1C A0(1-X A ) ( Rln k 0E 2(C R0 +C A 0/A )) 22.对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度Te =

第三章 理想反应器

第三章 理想反应器 1.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器] 2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按_______反应器处理。（理想混合反应器、平推流） 3.分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_______、_______为目标进行优化的。（平均生产速率R Y 最大、生产经费最低） 4.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速） 5.全混流反应器的容积效率η为_______与_______之比。（反应时间t 、空时τ） 6.全混流反应器的放热速率G Q =______________。（p r A C v H r V ρ0) )((?--） 7.全混流反应器的移热速率r Q =______________。（ )()1(000P m P c v U A T T c v UA T ρρ+-+ ） 8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。（r G Q Q =） 9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。（r G Q Q =、 dT dQ dT dQ G r ?） 10.全混流反应器的返混_______。（最大） 11.平推流反应器的返混为_______。（零） 12.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。（平均停留时间、反应时间、空时） 13.对于恒容的_______管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流） 14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_______的平推流反应器。（循环操作） 15.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。（平推流、全混流） 16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。（零、最大） 17. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_______。（全混流串平推流） 18. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（全混流） 19. 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（平推流） 20. 对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（全混流串平推流） 21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度 = opt T _______。 （ )()1(ln ) (002'00 1012A A R A A C C E k C E k R E E χχ+---） 22. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度 =e T _______。

光学基本概念和规律

光学包括两大部分内容：几何光学和物理光学．几何光学（又称光线光学）是以光的直线传播性质为基础，研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科；物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科． 一、重要概念和规律 （一）、几何光学基本概念和规律 1、基本规律 光源发光的物体．分两大类：点光源和扩展光源．点光源是一种理想模型，扩展光源可看成无数点光源的集合．光线——表示光传播方向的几何线．光束通过一定面积的一束光线．它是温过一定截面光线的集合．光速——光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为C=3×108m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。实像——光源发出的光线经光学器件后，由实际光线形成的．虚像——光源发出的光线经光学器件后，由发实际光线的延长线形成的。本影——光直线传播时，物体后完全照射不到光的暗区．半影——光直线传播时，物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域． 2．基本规律 （1）光的直线传播规律先在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。 （2）光的独立传播规律光在传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持各自的规律继续传播。（3）光的反射定律反射线、人射线、法线共面；反射线与人射线分布于法线两侧；反射角等于入射角。 （4）光的折射定律折射线、人射线、法织共面，折射线和入射线分居法线两侧；对确定的两种介质，入射 角（i）的正弦和折射角（r）的正弦之比是一个常数．介质的折射串n=sini/sinr=c/v。全反射条件①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于临界角A，sinA=1/n。 （5）光路可逆原理光线逆着反射线或折射线方向入射，将沿着原来的入射线方向反射或折射． 3．常用光学器件及其光学特性 （1）平面镜点光源发出的同心发散光束，经平面镜反射后，得到的也是同心发散光束．能在镜后形成等大的、正立的虚出，像与物对镜面对称。 （2）球面镜凹面镜有会聚光的作用，凸面镜有发散光的作用． （3）棱镜光密煤质的棱镜放在光疏煤质的环境中，入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。隔着棱镜看到物体的像向项角偏移。棱镜的色散作用复色光通过三棱镜被分解成单色光的现象。 （4）透镜在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时，凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用．透镜成像作图利用三条特殊光线。成像规律1/u+1/v=1/f。线放大率m=像长/物长=|v|/u。说明①成像公式的符号法则——凸透镜焦距f取正，凹透镜焦距f 取负；实像像距v取正，虚像像距v取负。②线放大率与焦距和物距有关． （5）平行透明板光线经平行透明板时发生平行移动（侧移）．侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。 4．简单光学仪器的成像原理和眼睛 （1）放大镜是凸透镜成像在。u

应用光学各章知识点归纳

第一章 几何光学基本定律与成像概念 波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。 波前：某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律： 1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。 2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。 3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。 4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即 n n I I ' 'sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。 光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 马吕斯定律：光束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。 全反射临界角：1 2 arcsin n n C = 全反射条件： 1）光线从光密介质向光疏介质入射。 2）入射角大于临界角。

共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点：物/像光束的交点。 实物/实像点：实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。 共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。（A ，A ’的对称性） 完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。每一个物点都对应唯一的像点。 理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。 第二章 高斯光学 子午线：通过物点和光轴的截面 物方截距L ：顶点O 到入射光线与光轴的交点的距离。 物方孔径角U ：入射光线与光轴的夹角 光线经过单个折射球面的实际光路计算公式: 给定单个折射球面的结构参量n ，n ’，r 时，由已知入射光线的坐标L 和U ，求出出射光线的坐标L ’和U ’。 U r L I sin r sin -= (2-1)