首鋼工學(xué)院《化工原理（2）》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁首鋼工學(xué)院《化工原理（2）》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在化工過程控制中，關(guān)于自動控制系統(tǒng)的組成部分，以下哪種說法是正確的？（）A.自動控制系統(tǒng)由被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器組成，各部分相互獨立，沒有關(guān)聯(lián)B.自動控制系統(tǒng)中，控制器根據(jù)測量變送裝置反饋的信號與設(shè)定值的偏差進行運算，輸出控制信號給執(zhí)行器C.自動控制系統(tǒng)的測量變送裝置只負(fù)責(zé)測量被控變量，不進行信號轉(zhuǎn)換和傳輸D.自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行器只能是電動調(diào)節(jié)閥，其他類型的執(zhí)行機構(gòu)不能使用2、在化工傳熱過程中，保溫層的作用不可忽視。以下關(guān)于保溫層的選擇和計算，不正確的是（）A.要考慮保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)B.保溫層越厚越好C.要計算保溫層的經(jīng)濟厚度D.考慮環(huán)境溫度對保溫效果的影響3、在化工過程的模擬計算中，常使用一些商業(yè)軟件。以下哪個軟件不是主要用于化工過程模擬的？（）A.ASPENPLUSB.MATLABC.PRO/IID.HYSYS4、化工中的干燥設(shè)備種類繁多。對于干燥一種含水量較高且易結(jié)塊的物料，以下哪種干燥設(shè)備更為適用？（）A.流化床干燥器B.廂式干燥器C.噴霧干燥器D.回轉(zhuǎn)圓筒干燥器5、對于化工中的傳熱設(shè)備，以下關(guān)于換熱器的強化傳熱方法，哪一項是正確的？（）A.換熱器的強化傳熱方法包括增大傳熱面積、提高傳熱系數(shù)和增大平均溫差。增大傳熱面積可以采用翅片管、波紋管等；提高傳熱系數(shù)可以通過增加流體的流速、改變流動狀態(tài)等；增大平均溫差可以采用逆流操作等B.強化傳熱只需要增大傳熱面積，其他方法效果不明顯C.提高流體的流速會增加阻力損失，因此不應(yīng)采用這種方法來強化傳熱D.順流操作比逆流操作的平均溫差大，更有利于強化傳熱6、在化工設(shè)備的設(shè)計中，對于承受外壓的薄壁容器，以下哪個因素對于穩(wěn)定性的影響最大？（）A.容器的直徑B.容器的長度C.材料的強度D.壁厚7、化工中的氣液傳質(zhì)設(shè)備有多種類型。對于填料塔和板式塔的比較，以下說法錯誤的是（）A.填料塔的壓降小B.板式塔的操作彈性大C.填料塔的持液量小D.板式塔的分離效率一定高于填料塔8、對于化工中的非均相反應(yīng)過程，以下關(guān)于相間傳質(zhì)對反應(yīng)的影響，哪一項是恰當(dāng)?shù)?？（）A.相間傳質(zhì)會影響非均相反應(yīng)的速率和選擇性。如果傳質(zhì)速率小于反應(yīng)速率，反應(yīng)會受到傳質(zhì)的限制；如果傳質(zhì)速率遠大于反應(yīng)速率，反應(yīng)則主要受化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制B.相間傳質(zhì)對非均相反應(yīng)沒有影響，反應(yīng)速率只取決于化學(xué)反應(yīng)本身C.相間傳質(zhì)總是會促進非均相反應(yīng)的進行，提高反應(yīng)速率和選擇性D.相間傳質(zhì)的影響可以忽略不計，在研究非均相反應(yīng)時不需要考慮9、在化工熱力學(xué)中，對于理想溶液，其混合過程的焓變和體積變化通常是怎樣的？（）A.焓變和體積變化均為零B.焓變?yōu)榱?，體積變化不為零C.焓變不為零，體積變化為零D.焓變和體積變化均不為零10、在化工自動化控制中，以下哪種控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)對被控變量的無差調(diào)節(jié)？（）A.位式控制B.比例控制C.積分控制D.微分控制11、在化工流體力學(xué)中，對于流體在管道中的流動阻力，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)之間存在一定的關(guān)系。當(dāng)雷諾數(shù)在2000到4000之間時，流體的流動狀態(tài)是什么？（）A.層流B.湍流C.過渡流D.不確定12、在化工過程控制中，比例積分微分（PID）控制器是常用的控制器類型。以下關(guān)于PID控制器參數(shù)整定的方法，不正確的是：（）A.試湊法B.臨界比例度法C.衰減曲線法D.理論計算法13、化工中的蒸發(fā)操作常用于濃縮溶液。在多效蒸發(fā)過程中，以下哪個因素對蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)影響最大？（）A.加熱蒸汽的溫度B.溶液的沸點升高C.蒸發(fā)器的結(jié)垢D.效間的溫差損失14、在化工設(shè)備的設(shè)計中，壓力容器的設(shè)計需要遵循嚴(yán)格的規(guī)范。對于一個承受內(nèi)壓的薄壁圓筒形容器，以下關(guān)于其壁厚計算的依據(jù)，不正確的是：（）A.材料的屈服強度B.容器的直徑C.容器內(nèi)的壓力D.容器的長度15、在化工分離過程中，吸附分離常用于分離微量雜質(zhì)。以下關(guān)于吸附劑的再生方法，哪種方式通常能耗較低？（）A.加熱再生B.降壓再生C.置換再生D.吹掃再生二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）隨著化工行業(yè)對可再生資源的利用，分析生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為化學(xué)品和燃料的工藝路線、關(guān)鍵技術(shù)以及面臨的挑戰(zhàn)和機遇。2、（本題5分）分析在化工設(shè)備的強度計算中，如何進行外壓容器的穩(wěn)定性分析和設(shè)計。3、（本題5分）化學(xué)反應(yīng)工程中，討論氣固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)，包括內(nèi)擴散和外擴散對反應(yīng)速率的影響，以及如何確定反應(yīng)的控制步驟。4、（本題5分）結(jié)合化工過程的復(fù)雜性，深入探討多尺度建模方法在化學(xué)工程中的應(yīng)用，包括分子尺度、微觀尺度和宏觀尺度模型的整合和應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某化工廠采用精餾塔分離苯和甲苯的混合物，進料中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.4，甲苯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.6，進料流量為1000kmol/h，塔頂餾出液中苯的回收率要求達到95%，塔底釜液中甲苯的回收率要求達到98%。已知苯和甲苯的相對揮發(fā)度為2.5，計算所需的理論塔板數(shù)和回流比。2、（本題5分）在一個連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）中進行二級不可逆反應(yīng)A→B，反應(yīng)速率常數(shù)為0.5L/(mol·min)，進料中A的濃度為3mol/L，進料流速為15L/min，反應(yīng)器體積為80L。計算反應(yīng)器出口處A的濃度和B的生成量。3、（本題5分）某化工廠進行裂解反應(yīng)，原料為正丁烷，反應(yīng)溫度為750℃，壓力為0.5MPa，反應(yīng)產(chǎn)物包括乙烯、丙烯、丁二烯等。已知反應(yīng)的動力學(xué)方程和熱力學(xué)參數(shù)，計算正丁烷的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性。4、（本題5分）在一個絕熱膨脹過程中，某理想氣體從初始壓力800kPa、溫度450K膨脹到終壓200kPa。已知氣體的比熱容比為1.3，計算膨脹后的氣體溫度。5、（本題5分）進行一個化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)實驗，得到反應(yīng)A→2B的數(shù)據(jù)如下：時間（min）：0，15，30，45，60；A的濃度（mol/L）：2.0，1.5，1.0，0.7，0.4。假設(shè)該反應(yīng)為二級反應(yīng)，通過線性擬合計算反應(yīng)速率常數(shù)。四、案例分析題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一家化工企業(yè)在進行生產(chǎn)計劃安排時，經(jīng)常出現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)不均衡的情況。請分析生產(chǎn)任務(wù)不均衡的原因，并提出優(yōu)化生產(chǎn)計劃的措施。2、