南京工业大学《化工设备及仪表自动化基础》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《化工设备及仪表自动化基础》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在化工生产中的蒸发操作，以下关于蒸发器类型的选择，哪种因素的影响最为关键？（）A.溶液的性质B.处理量C.加热蒸汽的压力D.厂房的空间大小2、化工生产中的节能减排是重要的研究课题。在一个化工流程中，以下哪种措施对于降低能源消耗和减少温室气体排放的效果最为显著？（）A.优化反应条件B.改进分离工艺C.采用余热回收系统D.更换高效的动力设备3、关于化工过程中的膜分离应用，以下哪种膜分离过程不是用于分离气体混合物？（）A.反渗透B.气体渗透C.膜基吸收D.变压吸附4、在化学反应工程中，对于一个非均相催化反应，以下关于催化剂外扩散阻力的消除方法，不正确的是：（）A.提高搅拌速度B.减小催化剂颗粒尺寸C.增加反应物浓度D.升高反应温度5、在化工过程的控制中，自动化控制技术发挥着重要作用。以下关于自动化控制系统的组成和工作原理，不正确的是（）A.包括传感器、控制器和执行器B.反馈控制是最常用的控制方式C.控制系统的稳定性不重要D.可以实现精确的过程控制6、在化工过程的优化设计中，需要综合考虑经济和技术因素。以下哪项不是经济因素的主要考虑内容？（）A.设备投资成本B.原材料价格C.反应动力学参数D.产品市场价格7、化工过程的模拟和优化对于提高生产效率和降低成本具有重要意义。在使用化工模拟软件进行过程优化时，以下哪个参数的优化对经济效益的提升最为明显？（）A.原材料的消耗B.产品的产量C.设备的投资D.操作工人的数量8、在化学反应工程中，催化剂能够显著改变反应速率和选择性。对于一个可逆反应，加入合适的催化剂后，正反应和逆反应的速率常数会如何变化？（）A.正反应速率常数增大，逆反应速率常数不变B.正反应速率常数增大，逆反应速率常数减小C.正反应和逆反应速率常数均增大D.正反应和逆反应速率常数均不变9、化工过程中的蒸发操作常用于浓缩溶液。在一个单效蒸发器中，若进料的温度升高，蒸发器的生产能力会如何变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小10、化工设备的设计需要考虑多种载荷，如风载、地震载等。对于高耸的塔设备，以下哪种载荷通常是设计的控制因素？（）A.风载B.地震载C.内压D.自重11、化工生产过程中常常需要进行分离操作。在精馏塔中分离两种沸点相近的有机化合物时，以下哪种操作条件的改变对分离效果的提升最为关键？（）A.增加塔板数B.提高回流比C.增大进料量D.升高操作压力12、在化学反应器的设计中，若要实现高转化率和高选择性，对于一个放热反应，以下哪种操作方式可能是合适的？（）A.绝热操作B.等温操作C.变温操作D.以上操作方式效果相同13、化工中的蒸馏操作是常见的分离方法之一。在进行共沸蒸馏时，以下哪种共沸剂的选择原则最为关键？（）A.共沸剂与原混合物的沸点差B.共沸剂的毒性和安全性C.共沸剂与原混合物的互溶性D.共沸剂的价格和易得性14、在化学反应动力学研究中，对于一个一级反应，其反应速率常数与反应物浓度的关系是怎样的？反应半衰期又如何随初始浓度变化？（）A.反应速率常数与浓度成正比，半衰期与初始浓度无关B.反应速率常数与浓度无关，半衰期与初始浓度成正比C.反应速率常数与浓度无关，半衰期与初始浓度无关D.反应速率常数与浓度成反比，半衰期与初始浓度成反比15、化工中的气液传质设备有多种类型。对于填料塔和板式塔的比较，以下说法错误的是（）A.填料塔的压降小B.板式塔的操作弹性大C.填料塔的持液量小D.板式塔的分离效率一定高于填料塔二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在化学工程领域，全面论述化工过程中的传质设备，包括填料塔、板式塔等的传质性能比较、设计选型以及操作中的注意事项。2、（本题5分）在化工原理中，液体搅拌过程中的功率消耗和混合效果是设计和操作搅拌器的重要考虑因素。请阐述功率消耗的计算方法和影响因素，并分析如何通过搅拌器的设计和操作参数的优化来提高混合效果。3、（本题5分）解释在化工过程的流化床反应器中的流化特性研究中，如何分析流化床内的气泡行为、颗粒混合和传热特性，优化反应器操作。4、（本题5分）化工过程中的燃烧反应在能源利用和污染物排放方面具有重要影响，请说明燃烧反应的基本原理和影响燃烧过程的因素，包括燃料性质、氧气供应和温度等，并分析如何实现高效清洁燃烧。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某吸收塔中用稀盐酸吸收氨气，进气中氨气的体积分数为12%，气体流量为600m³/h，吸收剂盐酸的浓度为0.6mol/L，流量为900L/h，吸收塔的传质单元高度为0.9m，平衡关系为y=0.95x，计算所需的传质单元数和塔高。2、（本题5分）一个板式换热器，冷热流体逆流流动，热流体进口温度为180°C，出口温度为100°C，冷流体进口温度为30°C，出口温度为80°C。热流体的流量为8000kg/h，比热容为2.5kJ/(kg·K)，冷流体的流量为6000kg/h，比热容为4.2kJ/(kg·K)。求换热器的传热面积。假设传热系数为1200W/(m²·K)。3、（本题5分）某精馏塔的进料为泡点进料，进料组成中轻组分的摩尔分数为0.3，塔顶产品中轻组分的摩尔分数为0.9，塔釜产品中轻组分的摩尔分数为0.05，回流比为4。计算精馏段和提馏段的操作线方程。4、（本题5分）某化工厂进行裂解反应，原料为乙烷，反应温度为800℃，压力为1MPa，反应产物包括乙烯、丙烯等。已知反应的动力学方程和热力学参数，计算乙烷的转化率和产物的选择性。5、（本题5分）一个多级压缩过程，将压力为100kPa的气体压缩至800kPa，采用四级压缩，中间冷却。各级压缩比相同，求各级压缩比和中间冷却器的出口温度。假设气体为理想气体，绝热指数为1.4。四、案例分析题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）某化工厂的某个生产车间存在粉尘飞扬的问题，对员工健康和环境造成危害。请分析粉尘产生的原因，并提出有效的粉尘治理措施。2、（本题10分）某化工企业的某个产品在储存和运输过程中，容易发生聚合反应，影响产品