蚌埠学院《化工节能原理与技术》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《化工节能原理与技术》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、化工热力学中，对于混合物的汽液平衡计算，活度系数模型是常用的方法之一。若混合物的非理想性较强，以下哪种活度系数模型可能更准确？（）A.威尔逊模型B.理想溶液模型C.正规溶液模型D.非随机双液模型2、在化工反应的热效应计算中，需要考虑反应的焓变。对于一个吸热反应，升高温度会对反应的平衡常数产生怎样的影响？（）A.平衡常数增大B.平衡常数减小C.平衡常数不变D.平衡常数先增大后减小3、在化工过程的优化中，目标函数的建立是关键步骤之一。以下关于目标函数的选择和构建，不正确的是（）A.可以是经济效益最大化B.可以是能耗最小化C.目标函数的构建不考虑约束条件D.要综合考虑多方面因素4、在化工过程的控制系统中，反馈控制是常见的控制方式之一。以下关于反馈控制的特点，哪种说法是不正确的？（）A.能够克服扰动的影响B.控制作用基于偏差C.可以实现无差控制D.响应速度较慢5、在化学反应动力学中，研究反应速率常数与温度的关系时，除了阿伦尼乌斯方程，还有其他模型。以下关于这些模型的特点，不正确的是：（）A.适用范围不同B.计算精度相同C.考虑因素不同D.表达形式不同6、在化工生产中，经常需要对物料进行加热。对于一种需要精确控制加热温度的物料，以下哪种加热方式的温度控制精度最高？（）A.电加热B.蒸汽加热C.热油加热D.红外线加热7、在化学反应工程中，对于一个非均相催化反应，以下哪个因素对于催化剂的外扩散阻力影响最大？（）A.流体的流速B.催化剂的颗粒大小C.反应物的浓度D.反应温度8、在化工生产中的液液萃取过程中，以下哪种因素对萃取效果的影响相对较小？（）A.两相的接触时间B.萃取剂的用量C.萃取温度D.萃取设备的类型9、化学反应的动力学方程描述了反应速率与反应物浓度的关系。以下关于动力学方程的建立方法，不正确的是（）A.通过实验数据拟合B.基于反应机理推导C.凭空想象D.结合实验和理论分析10、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11、在化工流体流动的阻力计算中，摩擦系数与雷诺数之间存在一定的关系。对于光滑管内的湍流流动，以下哪个公式常用于计算摩擦系数？（）A.泊肃叶公式B.范宁公式C.布拉修斯公式D.哈根-泊谡叶公式12、化学反应工程是化学工程的重要分支。对于一个可逆放热反应，为了提高反应的转化率，以下哪种操作策略通常是最为有效的？（）A.降低反应温度B.提高反应温度C.增加反应物浓度D.及时移除反应产物13、在化工热力学中，研究实际气体的状态方程时，范德华方程是常用的方程之一。以下关于范德华方程的特点，不正确的是：（）A.考虑了分子间的引力和斥力B.适用于所有压力范围C.计算精度较高D.形式较为简单14、在化工原理中，研究流体流动时，雷诺数是一个重要的无量纲参数。当雷诺数大于4000时，流体的流动状态通常为：（）A.层流B.过渡流C.湍流D.无法确定15、在化学反应工程中，对于气液反应，以下哪种反应器类型能够提供较大的相界面积？（）A.鼓泡塔反应器B.填料塔反应器C.喷雾塔反应器D.以上反应器类型效果相同二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述在化工生产的结晶过程中，如何通过控制结晶温度和降温速率来提高晶体质量。2、（本题5分）分析在化工过程的模拟与优化中，如何考虑不确定性因素，如原料成分波动、设备性能变化等，提高模拟和优化结果的可靠性。3、（本题5分）化工分离过程中的萃取精馏是一种特殊的精馏方法。请详细介绍萃取精馏的原理和适用范围，并讨论如何选择合适的萃取剂和操作条件。4、（本题5分）化工热力学在化工过程的分析和设计中具有重要地位，请说明热力学第一定律和第二定律在化工中的应用，并举例说明其实际意义。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个绝热固定床反应器中进行气固相催化反应，反应热为-50kJ/mol，进料温度为300K，反应物浓度为1mol/m³，流速为5m³/h，反应速率表达式为r=kC，其中k=0.1s^(-1)。假设绝热温升系数为10K/mol，求达到50%转化率时的床层温度。2、（本题5分）在一个套管换热器中，用热流体将冷流体从25℃加热到65℃。热流体入口温度为160℃，出口温度为100℃，冷流体流量为1800kg/h，比热容为3.5kJ/(kg·℃)。总传热系数为550W/(m²·℃)，内管外径为32mm，壁厚为3mm，计算换热器的长度。3、（本题5分）一个膜过滤器用于分离悬浮液中的固体颗粒，膜的孔径为0.1μm，过滤压差为0.2MPa，悬浮液中固体颗粒的浓度为20g/L，过滤面积为2m^2，过滤阻力系数为10^12m^(-1)。计算过滤速度和过滤时间。4、（本题5分）某精馏塔分离正庚烷-正辛烷混合物，进料组成（正庚烷摩尔分数）为0.4，进料量为100kmol/h，塔顶馏出液中正庚烷含量为0.9，塔底釜液中正庚烷含量为0.1，相对挥发度为2.7，回流比为4。计算塔顶和塔底的产品流量以及再沸器的热负荷（假设进料为饱和液体）。5、（本题5分）在一个萃取塔中，用有机溶剂萃取水溶液中的溶质B。进料水溶液中B的浓度为0.2mol/L，流量为150L/h，有机溶剂流量为120L/h，分配系数为4，计算萃余相和萃取相出口中B的浓度。四、案例分析题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一家制药企业计划新建一条生产线，以提高某种药物的产量。请分析在设计和建设过程中需要考虑哪些化学工程方面的问题。2、（本题10分）一家以生产化肥为主的企业，在产品生产过程中需