中国矿业大学（北京）《化工单元操作技术》2023-2024学年第二学期期末试卷

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2023-2024学年第二学期期末试卷院(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2分，共30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2、在化工热力学的研究中，以下哪个参数常用于判断混合物的非理想性程度？（）A.活度系数B.逸度系数C.压缩因子D.偏心因子3、在化工过程控制中，比例积分微分（PID）控制器是常用的控制器类型。以下关于PID控制器参数整定的方法，不正确的是：（）A.试凑法B.临界比例度法C.衰减曲线法D.理论计算法4、在化学反应器的设计中，关于间歇式反应器的特点，以下哪种说法是准确的？（）A.间歇式反应器适用于大规模连续生产，生产效率高B.间歇式反应器内物料的组成和温度等参数随时间变化，操作灵活，但辅助时间长C.间歇式反应器内物料的反应速率始终保持不变，容易控制D.间歇式反应器不需要搅拌装置，物料能够自动混合均匀5、对于化工过程中的流体流动，以下关于雷诺数的含义和作用，哪一个是正确的？（）A.雷诺数是用来判断流体流动类型（层流或湍流）的无量纲数，其大小反映了流体的惯性力与黏性力的相对大小B.雷诺数只与流体的流速有关，与流体的性质和管道直径无关C.雷诺数越大，流体的流动阻力越小，能量损失越少D.雷诺数对流体流动的研究没有实际意义，只是一个理论概念6、关于化工生产中的搅拌装置，以下哪种搅拌器适用于高粘度液体的搅拌？（）A.桨式搅拌器B.涡轮式搅拌器C.锚式搅拌器D.推进式搅拌器7、化工中的结晶器设计对产品质量有重要影响。对于生产大颗粒晶体的结晶过程，以下哪个结晶器的结构特点最为关键？（）A.具有强烈的搅拌B.较大的容积C.缓慢的冷却速度D.良好的晶种添加装置8、在化工传热过程中，当热流体通过间壁将热量传递给冷流体时，若要提高传热效率，可以采取多种措施。以下哪种方法通常不是有效的手段？（）A.增大传热面积B.提高冷热流体的温差C.增加间壁的厚度D.提高流体的流速9、在化工热力学中，对于气体的绝热可逆膨胀过程，以下哪个参数一定不变？（）A.温度B.熵C.焓D.内能10、对于化工生产中的节能技术，以下关于夹点技术的描述，哪一项是准确的？（）A.夹点技术是通过分析过程系统中的物流和能流，找出系统用能的“瓶颈”，从而实现节能优化B.夹点技术只能用于热交换网络的优化，对其他化工单元操作的节能没有帮助C.夹点技术的应用需要复杂的计算和专业软件，实际操作难度大，效果不明显D.夹点技术是一种过时的节能技术，已经被新的技术所取代11、在化工生产中，常常需要对混合物进行分离和提纯。对于含有乙醇、水和乙酸乙酯的混合物，若要采用分馏的方法进行分离，以下哪种因素对分离效果的影响最为关键？（）A.混合物的组成比例B.分馏柱的高度和填充材料C.加热温度和速度D.冷却介质的温度12、在化学反应工程中，对于一个复杂反应体系中的平行竞争反应，以下哪种方法可以提高目标产物的选择性？（）A.选择合适的催化剂B.改变反应温度C.调整反应物的浓度D.以上方法都可以13、在化工流程模拟中，需要建立准确的数学模型来描述系统的行为。以下关于模型建立的步骤，哪一个顺序是合理的？（）A.确定模型结构、收集数据、参数估计、模型验证B.收集数据、确定模型结构、参数估计、模型验证C.收集数据、参数估计、确定模型结构、模型验证D.确定模型结构、参数估计、收集数据、模型验证14、在化工生产中的结晶过程中，以下哪种操作条件有利于得到大颗粒晶体？（）A.较高的过饱和度B.较低的过饱和度C.较快的降温速度D.强烈的搅拌15、化工过程中的蒸发操作，若要降低溶液的沸点升高，以下哪种方法可行？（）A.提高操作压力B.降低操作压力C.增加溶质浓度D.减小进料量二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在化工分离过程中，膜蒸馏技术是一种新兴的分离方法，请阐述膜蒸馏的原理和类型，包括直接接触式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏等，并分析其在海水淡化和溶液浓缩等领域的应用前景和面临的挑战。2、（本题5分）解释在化工过程的安全风险分析中，如何运用故障树分析、事件树分析等方法定量评估事故发生的概率和后果，制定风险控制策略。3、（本题5分）解释在化工过程的模拟软件应用中，如何输入准确的参数和模型，进行工艺过程的模拟和预测，并根据模拟结果进行优化改进。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个板式塔中进行精馏操作，塔板间距为0.5m，堰高为0.05m，液流强度为20m³/(m·h)，液体密度为800kg/m³，求堰上液层高度和降液管内液体停留时间。2、（本题5分）一个管式换热器，管内走热流体，管外走冷流体。热流体的进口温度为200°C，出口温度为150°C，冷流体的进口温度为50°C，出口温度为100°C。已知热流体的质量流量为2kg/s，比热容为1.5kJ/(kg·K)，冷流体的质量流量为3kg/s，比热容为2kJ/(kg·K)，求换热器的传热面积。假设传热系数为800W/(m²·K)。3、（本题5分）在一个流化床反应器中进行催化反应，催化剂颗粒的密度为1500kg/m^3，平均直径为0.08mm，床层空隙率为0.45，气体的粘度为0.018Pa·s，表观气速为0.6m/s。计算临界流化速度和带出速度。4、（本题5分）在一个连续搅拌釜式反应器（CSTR）中进行一级不可逆反应A→B，反应速率常数为0.5h⁻¹。进料流量为10L/h，进料中A的浓度为2mol/L。假设反应器体积为50L，计算反应器出口处A的浓度。5、（本题5分）在一个流化床干燥器中，对湿物料进行干燥，湿物料初始含水量为35%（湿基），要求干燥至8%（湿基），干燥速率与物料含水量的关系为-dW/dt=k(WC-W)^0.8，其中k=0.4h^-1，WC为平衡含水量，W为物料含水量，计算干燥所需的时间。四、案例分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某化学工程研究团队在进行一项新型分离技术的研究时，遇到了分离效果不佳的问