西南大学《化工仪表自动化》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《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