湖北师范大学文理学院《过程技术基础》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《过程技术基础》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1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、在化工燃烧过程中，为了实现完全燃烧，需要控制合适的空气量。当空气量不足时，会产生哪些不良后果？（）A.燃烧温度升高B.燃料利用率提高C.产生有害气体D.燃烧速度加快2、在化工管道设计中，需要考虑管道的应力和振动问题。对于一个高温高压的化工管道系统，以下哪种管道支撑方式能够有效地减少管道的应力和振动？（）A.固定支架B.滑动支架C.导向支架D.弹簧支架3、在化工过程的节能减排中，余热回收利用是重要措施之一。以下关于余热回收的方式和技术，不准确的是（）A.可以用于发电B.可以预热物料C.回收效率一定能达到100%D.要考虑余热的品质4、在化工传热过程中，增加传热面积可以提高传热效率。以下哪种方式增加传热面积的效果最显著？（）A.增加管道长度B.增加管道直径C.使用翅片管D.增加换热器的数量5、化学反应工程中的催化反应，催化剂起着关键作用。以下关于催化剂的性能和失活原因，不正确的是（）A.能提高反应速率B.催化剂的活性会永久保持C.中毒和烧结会导致失活D.可以改变反应的选择性6、在化学反应器的设计中，以下哪种类型的反应器适用于反应速率慢且需要长时间反应的情况？（）A.间歇式反应器B.连续式反应器C.半连续式反应器D.流化床反应器7、在化工中的过滤操作，关于过滤介质的选择和过滤机的类型，以下哪种说法是准确的？（）A.过滤介质应具有足够的机械强度、化学稳定性和适当的孔隙大小。常见的过滤介质有织物介质、多孔固体介质和堆积介质等。过滤机有板框压滤机、叶滤机、转筒真空过滤机等，不同类型的过滤机适用于不同的过滤任务B.过滤介质的孔隙越小越好，能够提高过滤精度C.所有的过滤机都采用相同的过滤原理和操作方式，只是结构不同D.过滤机的处理能力只取决于过滤面积，与过滤介质和操作条件无关8、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9、化工生产中的干燥操作常用于去除物料中的水分。对于干燥过程中的热质传递，以下描述不准确的是（）A.热量传递和质量传递同时进行B.干燥速率取决于内部扩散和表面汽化C.湿空气的性质对干燥效果影响不大D.干燥介质的选择很重要10、在化工过程的放大中，相似放大法是常用的方法之一。以下关于相似放大法的优点，哪种说法是不准确的？（）A.基于物理相似原理B.能够较好地预测放大后的性能C.不需要大量的实验数据D.适用于各种类型的化工过程11、在化工分离过程中，结晶是一种常用的分离方法。对于一个溶液结晶过程，以下关于影响晶体生长速度的因素，不正确的是：（）A.溶液的过饱和度B.搅拌速度C.晶体的粒度D.溶液的温度12、化工中的干燥器有多种类型，如厢式干燥器、流化床干燥器等。以下关于不同类型干燥器的优缺点，不准确的是（）A.厢式干燥器操作简单B.流化床干燥器干燥效率高C.干燥器的选择只考虑干燥速率D.要综合考虑多种因素13、在化工过程的模拟计算中，需要选择合适的热力学模型。对于一个包含极性物质和非极性物质的混合物体系，以下哪种热力学模型的适用性更好？（）A.理想气体模型B.活度系数模型C.状态方程模型D.以上都不是14、在化学反应工程中，对于一个可逆放热反应，随着反应的进行，温度升高会导致平衡常数如何变化？同时，对反应速率又会产生怎样的影响？（）A.平衡常数增大，反应速率加快B.平衡常数减小，反应速率加快C.平衡常数减小，反应速率减慢D.平衡常数增大，反应速率减慢15、在化工过程的节能措施中，热集成技术能够有效地提高能源利用效率。以下关于热集成技术的原理，哪种说法是不准确的？（）A.合理匹配热物流和冷物流B.减少公用工程的消耗C.提高换热器的传热温差D.实现热量的回收和再利用16、化学反应的选择性对于提高产品质量和原料利用率非常重要。以下关于提高化学反应选择性的方法，不正确的是（）A.选择合适的催化剂B.控制反应条件C.随意改变反应物比例D.优化反应路径17、在化工过程模拟中，常用的软件可以帮助优化工艺参数。以下关于化工过程模拟软件的功能和应用，不准确的是（）A.可以预测产品质量B.不能进行成本估算C.能够优化操作条件D.辅助设计工艺流程18、在化学工程中，对于多相反应体系的研究至关重要。当进行气液固三相反应时，以下哪个因素对反应速率的影响最为复杂且难以准确预测？（）A.气体的扩散速率B.液体的搅拌速度C.固体催化剂的孔隙结构D.三相之间的接触面积19、在化工设备的设计中，关于压力容器的设计准则，以下哪种表述是恰当的？（）A.压力容器的设计应遵循强度失效、刚度失效和稳定性失效等多种准则，确保容器在规定的使用条件下安全可靠B.压力容器的设计只需要考虑强度失效准则，其他失效形式可以忽略C.压力容器的设计可以采用低于标准的材料和制造工艺，以降低成本D.压力容器的设计压力可以超过其标注的最高工作压力，只要定期检验即可20、在化学反应动力学中，研究温度对反应速率的影响时，通常采用阿伦尼乌斯方程。当活化能增大时，以下关于温度对反应速率影响程度的说法，正确的是：（）A.温度的影响程度减小B.温度的影响程度增大C.温度的影响程度不变D.无法确定温度的影响程度21、在化工精馏过程中，进料热状态会影响精馏塔的操作。以下哪种进料热状态会使精馏段的塔板数增加，提馏段的塔板数减少？（）A.过热蒸汽进料B.饱和蒸汽进料C.气液混合物进料D.冷液进料22、在化工流体流动中，阻力损失是不可避免的。关于直管阻力损失和局部阻力损失的计算方法，不正确的是（）A.直管阻力损失可用范宁公式计算B.局部阻力损失系数只与管件形状有关C.两者都与流速的平方成正比D.可以忽略局部阻力损失23、化工生产中的蒸发操作，蒸发器的类型有多种。以下关于各种蒸发器的特点和适用场合，不正确的是（）A.中央循环管式蒸发器结构简单B.升膜蒸发器适用于高粘度溶液C.降膜蒸发器传热效率高D.蒸发器的选择要根据物料性质24、在化工流体流动的研究中，对于粘性流体在圆形管道中的流动，当雷诺数小于2000时，流体的流动状态通常为层流。若管道直径增加一倍，而流量保持不变，此时雷诺数会如何变化？（）A.变为原来的2倍B.变为原来的4倍C.变为原来的1/2D.变为原来的1/425、在化工中的气固相催化反应过程，关于催化剂的中毒和失活，以下哪种说法是正确的？（）A.催化剂的中毒是指少量杂质使催化剂的活性和选择性显著下降，且这种中毒通常是不可逆的。催化剂的失活则包括中毒、烧结、积炭等多种原因，有些失活是可逆的，有些是不可逆的B.催化剂的中毒和失活都是由于反应物浓度过高导致的，降低反应物浓度可以避免C.催化剂一旦中毒或失活，就无法恢复其活性，必须更换新的催化剂D.催化剂的中毒和失活对反应速率和选择性没有影响，不需要关注26、在化工热力学中，对于一个理想气体的绝热膨胀过程，以下关于其温度和压力变化的描述，正确的是：（）A.温度升高，压力降低B.温度降低，压力升高C.温度和压力均不变D.温度降低，压力降低27、在化工中的吸附分离过程，关于吸附剂的选择和再生方法，以下哪种说法是恰当的？（）A.吸附剂应具有较大的比表面积、良好的选择性和吸附容量，常见的吸附剂有活性炭、分子筛等。吸附剂的再生方法包括加热再生、降压再生和置换再生等B.吸附剂的选择只考虑其吸附容量，其他性能不重要C.吸附剂的再生过程复杂，成本高，因此在实际应用中应尽量避免吸附剂的再生D.所有的吸附剂都可以采用同一种再生方法，且再生效果相同28、化工过程中的结晶操作常用于分离和提纯物质。对于一种溶解度随温度变化较大的物质，以下哪种结晶方法能够获得更高纯度的产品？（）A.冷却结晶B.蒸发结晶C.真空结晶D.溶析结晶29、化工中的流化床反应器具有良好的传热和传质性能。对于流化床反应器的特点和应用，以下说法不正确的是（）A.适用于气固相反应B.颗粒容易带出C.操作条件容易控制D.对催化剂要求不高30、在化工分离过程中，萃取操作常用于分离溶质在两种互不相溶的溶剂中的分配。对于一个特定的萃取体系，若萃取剂的用量增加，萃取相和萃余相的组成会如何变化？（）A.萃取相中溶质浓度增加，萃余相中溶质浓度减少B.萃取相中溶质浓度减少，萃余相中溶质浓度增加C.萃取相和萃余相中溶质浓度均增加D.萃取相和萃余相中溶质浓度均减少二、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某化工厂进行裂解反应，原料为戊烷，反应温度为850℃，压力为0.8MPa，反应产物包括乙烯、丙烯、丁烯等。已知反应的动力学方程和热力学参数，计算戊烷的转化率和产物的选择性。2、（本题5分）在一个绝热管式反应器中进行如下反应：2A→B，反应热为-50kJ/mol，进料温度为300K，进料中A的浓度为2mol/L，流速为5L/min，反应速率常数k=0.1min^-1。假设比热容Cp=100J/(mol·K)，计算出口温度和A的转化率。3、（本题5分）一个列管式换热器，用20℃的冷水将80℃的热流体冷却到50℃，热流体的流量为2000kg/h，比热容为2.2kJ/(kg·℃)，冷水的流量为3000kg/h，比热容为4.2kJ/(kg·℃)。假设总传热系数为1000W/(m²·℃)，换热面积为15m²。计算冷流体的出口温度。4、（本题5分）某气体混合物中含有组分A、B、C，其分压分别为50kPa、30kPa、20kPa，温度为300K，体积为1m³。已知A、B、C的摩尔质量分别为20g/mol、30g/mol、40g/mol，求混合物的质量和平均摩尔质量。5、（本题5分）一种气体混合物由氢气、氮气和一氧化碳组成，其摩尔分数分别为0.4、0.4和0.2，在298K和1.2MPa下，求混合物的平均分子量和密度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析在化工过程的故障诊断与容错控制中，如何利用传感器数据和模型预测，及时发现故障并采取相应的控制措施，保证生产过程的稳定性。2、（本题5分）论述在化工设备的强度计算中，如何考虑各种载荷的组合和进行应力分析。3、（本题5分）分析在化工过程的管式反应器中的轴向分散模型中，如何利用轴向分散模型描述管式反应器内的返混现象，优化反应器设计。4、（本题5分）在化学工