崇左幼儿师范高等专科学校《化工本质安全设计》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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崇左幼儿师范高等专科学校
《化工本质安全设计》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

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、在化工过程的物料输送中，压缩气体的功耗与气体的压缩比有关。以下哪种压缩过程的功耗最小？（ ）
A. 绝热压缩
B. 等温压缩
C. 多变压缩
D. 等容压缩

2、化工中的膜分离技术在许多领域得到了广泛应用。对于分离小分子和大分子混合物，以下哪种膜材料和膜结构的组合最为合适？（ ）
A. 陶瓷膜，对称结构 B. 聚合物膜，不对称结构 C. 金属膜，多孔结构 D. 无机膜，复合结构

3、化工中的吸附过程，吸附等温线可以描述吸附剂与吸附质之间的平衡关系。以下关于常见吸附等温线的类型和特点，不准确的是（ ）
A. 朗缪尔等温线适用于单分子层吸附 B. 弗罗因德利希等温线是非线性的 C. 吸附等温线不受温度影响 D. 可以用于吸附过程的设计

4、在化工分离过程中，精馏塔的操作压力对分离效果有重要影响。一般来说，降低操作压力会导致以下哪种情况？（ ）
A. 相对挥发度增大 B. 相对挥发度减小 C. 塔板效率提高 D. 塔板数增加

5、化工设备的设计需要考虑多种载荷，如风载、地震载等。对于高耸的塔设备，以下哪种载荷通常是设计的控制因素？（ ）
A. 风载 B. 地震载 C. 内压 D. 自重

6、在化工流体流动中，对于突扩管的局部阻力系数，主要取决于管径的变化比例。若管径突然扩大两倍，局部阻力系数会如何变化？（ ）
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小

7、在化工中的多组分精馏过程，关于关键组分的定义和选择，以下哪种表述是正确的？（ ）
A. 关键组分是指在混合物分离过程中对分离要求起关键作用的组分。通常选择在塔顶和塔底产品中浓度有严格限制的组分作为关键组分
B. 关键组分的选择是随意的，对精馏塔的设计和操作没有影响
C. 多组分精馏中只有一个关键组分，不存在多个关键组分的情况
D. 关键组分的浓度越高，越容易分离，对精馏过程越有利

8、在化工过程控制中，前馈控制可以弥补反馈控制的不足。对于一个受可测干扰影响的过程，以下关于前馈控制的特点，正确的是：（ ）
A. 根据偏差进行控制 B. 能够完全消除干扰的影响 C. 控制作用滞后 D. 不需要测量干扰

9、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

10、化工中的气液传质设备有多种类型。对于填料塔和板式塔的比较，以下说法错误的是（ ）
A. 填料塔的压降小 B. 板式塔的操作弹性大 C. 填料塔的持液量小 D. 板式塔的分离效率一定高于填料塔

11、在化学工程中，对于均相混合物的分离，以下哪种方法通常基于各组分沸点的差异？（ ）
A. 萃取
B. 蒸馏
C. 结晶
D. 吸附

12、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

13、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

14、化工中的干燥设备种类繁多。对于干燥一种含水量较高且易结块的物料，以下哪种干燥设备更为适用？（ ）
A. 流化床干燥器 B. 厢式干燥器 C. 喷雾干燥器 D. 回转圆筒干燥器

15、在化工热力学研究中，对于理想气体混合物，其压力与各组分气体的分压之间存在特定关系。以下关于这种关系的描述，哪一项是不准确的？（ ）
A. 总压等于各组分分压之和
B. 各组分分压与摩尔分数成正比
C. 分压大小取决于气体的体积
D. 分压可以通过总压和摩尔分数计算

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）分析在化工热力学的混合物热力学性质计算中，超额吉布斯自由能的计算方法和应用。

2、（本题5分）阐述在化工过程的系统可靠性分析中，如何评估设备、管道和控制系统等组成部分的可靠性，采取预防和维护措施提高系统的稳定性。

3、（本题5分）阐述在化工过程的搅拌釜式反应器中的搅拌功率计算中，如何根据搅拌器类型、物料性质和操作条件计算搅拌功率，选择合适的搅拌设备。

4、（本题5分）论述在化工热力学的节流膨胀过程中，温度变化的规律和影响因素。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）有一燃烧炉，用含甲烷 80%（体积分数）的天然气燃烧来加热空气。天然气的流量为 100 m^3/h （标准状态），甲烷的燃烧热为 890 kJ/mol 。假设燃烧完全，空气的初始温度为 25°C ，求加热后空气的温度。（空气的比热容为 1.0 kJ/(kg·K) ）

2、（本题5分）某吸收塔中用清水吸收混合气中的溶质 A ，进塔气体中 A 的摩尔分数为 0.1 ，出塔气体中 A 的摩尔分数为 0.02 ，吸收剂用量为最小用量的 1.5 倍，相平衡关系为 y = 2x ，计算吸收率和出塔液相中 A 的浓度。

3、（本题5分）在一个气液传质塔中，进行二氧化碳的吸收，进气中二氧化碳的体积分数为 10%，吸收剂为氢氧化钠溶液，液气比为 2，传质单元高度为 0.5 m，要求二氧化碳的去除率达到 90%，计算所需的传质单元数和塔高。

4、（本题5分）在一个固定床催化反应器中进行气固相催化反应，催化剂颗粒的直径为 0.3 mm ，床层空隙率为 0.5 ，气体的黏度为 1.8×10^(-5) Pa·s ，气体的质量流速为 2 kg/(m^2·s) ，求床层的压降。

5、（本题5分）某精馏塔分离苯 - 氯苯混合物，进料量为 80 kmol/h ，进料组成 xF = 0.3 （苯的摩尔分数），要求塔顶产品中苯的含量 xD 不低于 0.85 ，塔底产品中苯的含量 xW 不高于 0.05 。已知相对挥发度α = 2.2 ，回流比为 3.5 。计算塔顶和塔底的产品流量。

四、案例分析题（本大题共4个小题，共40分)
1、（本题10分）一家塑料生产企业的产品出现了颜色不均匀的问题。请分析可能的原因并提出解决方案。

2、（本题10分）在一项化工合成工艺中，产物的选择性受到反应压力的影响。请分析反应压力对产物选择性的作用机制，并提出优化反应压力的方案。

3、（本题10分）一家涂料生产企业的产品出现了干燥时间过长的问题。请分析原因并提出改进措施。

4、（本题10分）某化工企业的产品在市场上的竞争力不足，需要进行产品升级和创新。分析产品升级和创新的方向及可能面临的挑战。

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