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自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页,共3页西南大学
《化工仪表自动化》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、在化工过程的安全管理中,风险评估是重要的环节。以下关于风险评估的方法,哪一种通常不用于化工过程?()A.故障树分析B.层次分析法C.民意调查D.事件树分析2、在化工过程的优化中,数学模型的建立是重要的一步。以下关于数学模型的作用,哪种表述是不全面的?()A.预测过程性能B.指导实验研究C.直接确定最优操作条件D.分析过程的敏感性3、在化工过程的传热强化中,以下哪种方法不是通过增加传热面积来实现的?()A.使用翅片管B.采用波纹管C.提高流体流速D.安装螺旋隔板4、在化学反应工程中,研究反应动力学对于优化反应过程至关重要。对于一个复杂的连串反应,如果中间产物是所需产物,以下哪种操作条件通常有利于提高中间产物的收率?()A.提高反应温度B.增加反应物浓度C.缩短反应时间D.降低反应压力5、在化工传递过程中,热传导是常见的传热方式之一。关于热传导的基本定律——傅里叶定律,以下说法错误的是()A.热流密度与温度梯度成正比B.热导率是物质的固有属性C.热导率不受温度影响D.适用于稳态和非稳态传热6、在化工过程的安全评估中,危险与可操作性分析(HAZOP)是常用的方法之一。以下关于HAZOP分析的主要目的,哪种说法是不准确的?()A.识别潜在的危险B.评估风险的大小C.提出改进措施D.确定事故的责任方7、在化工过程的能量分析中,熵增原理是一个重要的概念。以下关于熵增原理在化工过程中的应用,哪项表述是不正确的?()A.熵增原理可用于判断过程的可行性B.绝热不可逆过程的熵增大于零C.熵增越大,过程的能量利用效率越高D.可逆过程的熵增为零8、在化工分离过程中,蒸馏是一种广泛应用的分离方法。对于一个二元理想混合物的简单蒸馏过程,以下关于馏出液组成的变化,正确的是:()A.馏出液组成逐渐降低B.馏出液组成逐渐升高C.馏出液组成保持不变D.馏出液组成先升高后降低9、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10、化学反应工程中,对于气固相催化反应的内扩散影响,以下描述不正确的是()A.会降低反应速率B.可以通过减小催化剂颗粒尺寸来消除C.对所有反应的影响程度相同D.与反应物的分子大小有关11、化工生产中的精馏操作,塔板上气液接触方式有多种。以下关于不同气液接触方式的特点,不正确的是()A.鼓泡接触传质效率高B.喷射接触适用于大液量C.泡沫接触稳定性好D.选择接触方式不考虑工艺要求12、在化工热力学的研究中,以下哪个热力学定律是判断过程自发方向的依据?()A.热力学第一定律B.热力学第二定律C.热力学第三定律D.盖斯定律13、在化工分离过程中,以下哪种方法常用于分离分子量差异较大的混合物?()A.电泳B.超滤C.渗析D.电渗析14、在化工原理的学习中,吸收操作是重要的传质过程。关于吸收过程中的气液平衡关系,以下说法不正确的是()A.溶解度随温度升高而降低B.压力增大,溶解度增大C.亨利定律只适用于稀溶液D.气液平衡关系不受溶质种类影响15、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二、简答题(本大题共4个小题,共20分)1、(本题5分)在化工热力学中,状态方程是描述物质状态的重要工具。请介绍几种常见的状态方程,如理想气体状态方程、范德华方程等,并比较它们的适用范围和优缺点。2、(本题5分)在化工生产中,经常需要控制反应温度,请阐述常见的加热和冷却方法(如蒸汽加热、热水冷却等)的原理和适用范围,并分析如何实现精确的温度控制。3、(本题5分)详细阐述在化工生产的结晶器中,搅拌桨的类型和转速对结晶过程的影响。4、(本题5分)化工热力学中的混合规则在状态方程的应用中起着关键作用,请解释混合规则的概念和常见的混合规则(如vanderWaals混合规则、RK混合规则等),并分析它们的适用范围和准确性。三、计算题(本大题共5个小题,共25分)1、(本题5分)一个化工厂需要将一种混合气体进行压缩,混合气体的组成为氮气70%(体积分数)、氧气20%、二氧化碳10%。初始压力为1atm,温度为300K,需要压缩至10atm。假设压缩过程为绝热过程,绝热指数为1.4,计算压缩后的温度。2、(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)。3、(本题5分)某反应在间歇釜式反应器中进行,反应级数为1.5,初始浓度为3mol/L,反应3小时后浓度变为1mol/L,求反应速率常数。4、(本题5分)某理想气体在绝热可逆压缩过程中,起始温度为300K,压力为100kPa,终态压力为200kPa。已知该气体的热容比为1.4,计算终态温度。5、(本题5分)在一个绝热填充床反应器中进行三级不可逆反应2A+B→3C,反应速率常数为5×10^4L^2/(mol^2·s)。进料中A的浓度为3mol/L,B的浓度为2mol/L,进料流量为4L/s,反应器体积为60L。计算反应的转化率。四、案例分析题(本大题共4个小题,共40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题。请探讨可能影响分离效果的因素,并给出优化分离技术的方案。2、(本题10分)某化工厂的一个反应过程需要精确控制反
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