湖南艺术职业学院《化工设备机械基础A》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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湖南艺术职业学院《化工设备机械基础A》
2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

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、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

2、化工过程中的干燥操作，若干燥介质的相对湿度降低，干燥速率会怎样变化？（ ）
A. 加快 B. 减慢 C. 不变 D. 先加快后减慢

3、在化工中的分离设备性能评价中，关于分离效率的指标，以下哪种表述是准确的？（ ）
A. 分离效率的常用指标包括分离因子、回收率、纯度等。分离因子表示混合物中两组分分离的难易程度；回收率反映了目标组分的回收程度；纯度则表示产品中目标组分的含量
B. 分离效率只需要用纯度一个指标来评价，其他指标不重要
C. 分离因子越大，说明分离越困难，分离设备的性能越差
D. 回收率越高，说明分离设备的能耗越高，经济性越差

4、关于化工过程中的流化床反应器，以下哪种情况不是其常见的操作问题？（ ）
A. 沟流现象
B. 腾涌现象
C. 催化剂磨损
D. 反应温度过低

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、在化工分离过程中，共沸精馏常用于分离共沸混合物。以下关于共沸精馏的原理和特点，不正确的是（ ）
A. 加入共沸剂形成新的共沸物 B. 共沸剂的选择要考虑其与原混合物的相容性 C. 共沸精馏一定能实现完全分离 D. 操作条件较为复杂

7、在化工生产中的固体物料输送，以下哪种输送方式适用于长距离输送？（ ）
A. 皮带输送机
B. 螺旋输送机
C. 斗式提升机
D. 气力输送

8、在化工过程的安全评估中，需要分析各种潜在的危险因素。对于一个涉及高压气体储存的化工装置，以下哪个危险因素最容易引发严重的事故？（ ）
A. 气体泄漏 B. 容器爆炸 C. 静电火花 D. 人为操作失误

9、在化学反应工程中，对于一个气固相催化反应，以下关于催化剂颗粒内扩散阻力的影响因素，不正确的是：（ ）
A. 催化剂的孔径 B. 反应气体的浓度 C. 反应温度 D. 催化剂的形状

10、在化工过程控制中，关于自动控制系统的组成部分，以下哪种说法是正确的？（ ）
A. 自动控制系统由被控对象、测量变送装置、控制器和执行器组成，各部分相互独立，没有关联
B. 自动控制系统中，控制器根据测量变送装置反馈的信号与设定值的偏差进行运算，输出控制信号给执行器
C. 自动控制系统的测量变送装置只负责测量被控变量，不进行信号转换和传输
D. 自动控制系统的执行器只能是电动调节阀，其他类型的执行机构不能使用

11、化学反应工程是化学工程的重要分支。对于一个复杂的化学反应体系，以下关于反应级数的确定方法，不准确的是（ ）
A. 实验测定法 B. 初始速率法 C. 凭经验随意猜测 D. 积分法

12、在化工过程的能量分析中，需要考虑各种能量的输入和输出。对于一个绝热反应过程，以下哪个能量项的变化对反应结果的影响可以忽略不计？（ ）
A. 内能的变化 B. 焓的变化 C. 熵的变化 D. 自由能的变化

13、在化工热力学中，对于理想溶液，其混合过程的焓变和体积变化通常是怎样的？（ ）
A. 焓变和体积变化均为零 B. 焓变为零，体积变化不为零 C. 焓变不为零，体积变化为零 D. 焓变和体积变化均不为零

14、在化学工程的研究中，经常需要对实验数据进行处理和分析。当处理一组非线性的数据时，以下哪种数学模型拟合方法通常能够得到更准确的结果？（ ）
A. 线性回归 B. 多项式回归 C. 指数回归 D. 对数回归

15、化学反应器的设计和优化是化工生产的核心问题之一。对于理想间歇反应器和连续搅拌釜式反应器，以下比较错误的是（ ）
A. 间歇反应器适合小批量生产 B. 连续搅拌釜式反应器生产效率一定更高 C. 两者的反应时间计算方法不同 D. 物料混合情况有所差异

16、关于化工生产中的结晶过程，以下哪种因素对晶体的生长速度影响最小？（ ）
A. 溶液的过饱和度
B. 搅拌速度
C. 溶质的分子量
D. 冷却速度

17、在化工过程的优化中，经常需要考虑经济和环境因素。对于一个产生大量废水的化工工艺，以下哪种废水处理方法在经济和环保方面能够达到较好的平衡？（ ）
A. 生物处理法 B. 化学沉淀法 C. 膜分离法 D. 焚烧法

18、在化工过程的优化中，需要综合考虑经济和技术因素。对于一个生产过程，若要在保证产品质量的前提下降低成本，以下哪种措施通常是首先考虑的？（ ）
A. 改进工艺路线 B. 更换原材料 C. 增加设备投资 D. 减少劳动力投入

19、在化工吸收塔的设计中，液气比是一个重要的参数。当液气比增大时，以下哪种情况不会发生？（ ）
A. 吸收剂用量增加
B. 出塔气体中溶质浓度降低
C. 吸收塔的高度降低
D. 吸收操作的费用增加

20、关于化工过程中的膜分离应用，以下哪种膜分离过程不是用于分离气体混合物？（ ）
A. 反渗透
B. 气体渗透
C. 膜基吸收
D. 变压吸附

21、在化工设备的防腐措施中，涂层防护是常用的方法之一。以下哪种涂层材料的耐腐蚀性通常较好？（ ）
A. 环氧树脂涂层
B. 聚乙烯涂层
C. 油漆涂层
D. 镀锌涂层

22、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

23、对于化工中的蒸发操作，以下关于蒸发器的类型和特点，哪一个是恰当的？（ ）
A. 常见的蒸发器有中央循环管式蒸发器、悬筐式蒸发器、外加热式蒸发器和强制循环蒸发器等。中央循环管式蒸发器结构简单，传热效果好；悬筐式蒸发器便于清洗和维修；外加热式蒸发器加热室和分离室分开，有利于循环；强制循环蒸发器循环速度大，传热系数高
B. 蒸发器的类型只有中央循环管式蒸发器一种，其他类型都是在其基础上改进的
C. 蒸发器的传热系数与溶液的性质和流速无关，只取决于蒸发器的结构
D. 蒸发器的操作压力越高，蒸发效率越高，能耗越低

24、化工中的膜分离技术具有高效、节能等优点。对于反渗透膜分离过程，以下关于其原理和应用的描述，错误的是（ ）
A. 利用压力差实现分离 B. 可用于海水淡化 C. 对所有溶质都有相同的截留率 D. 膜的性能对分离效果影响大

25、在化工反应工程中，对于一个串联反应，如果中间产物是期望产物，以下哪种操作方式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

26、对于化工中的传热设备，以下关于换热器的强化传热方法，哪一项是正确的？（ ）
A. 换热器的强化传热方法包括增大传热面积、提高传热系数和增大平均温差。增大传热面积可以采用翅片管、波纹管等；提高传热系数可以通过增加流体的流速、改变流动状态等；增大平均温差可以采用逆流操作等
B. 强化传热只需要增大传热面积，其他方法效果不明显
C. 提高流体的流速会增加阻力损失，因此不应采用这种方法来强化传热
D. 顺流操作比逆流操作的平均温差大，更有利于强化传热

27、在化工热力学中，对于一个封闭系统的绝热过程，若系统对外做功，其内能会如何变化？（ ）
A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 可能增加也可能减少

28、在化工生产中的液液萃取过程中，以下哪种因素对萃取效果的影响相对较小？（ ）
A. 两相的接触时间
B. 萃取剂的用量
C. 萃取温度
D. 萃取设备的类型

29、在化工设备的设计中，换热器的设计需要考虑传热效率和压降。对于一个管壳式换热器，以下关于折流板的作用，不正确的是：（ ）
A. 增加传热面积 B. 提高流速 C. 支撑管束 D. 减小压降

30、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

二、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一种气体混合物由氮气、氧气和氩气组成，其摩尔分数分别为 0.7 、0.2 和 0.1 ，在 300 K 和 1.5 MPa 下，求混合物的压缩因子和体积。

2、（本题5分）有一燃烧反应 C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O ，已知丙烷（C3H8）的进料流量为 10 mol/s ，氧气（O2）过量 20% ，求氧气的进料流量和反应生成二氧化碳（CO2）的流量。

3、（本题5分）某化工厂进行催化加氢反应，反应式为苯 + 3H2 → 环己烷，进料中苯的摩尔分数为 0.5，氢气的摩尔分数为 0.5，总进料流量为 300 mol/h，反应温度为 150℃，压力为 2 MPa，反应速率方程为 r = kP苯P氢^1.5，其中 k = 10^-3 mol/(kPa^2·s)，计算苯的转化率。

4、（本题5分）某化学反应 A + 2B → C ，在等温等容的间歇反应器中进行，初始浓度 [A]₀ = 3 mol/L ，[B]₀ = 6 mol/L ，反应速率方程为 -rA = k [A] [B]² ，其中 k = 0.5 L²/(mol²·s) 。反应 4 小时后，计算 A 的浓度和 B 的浓度。

5、（本题5分）在一个均相反应釜中进行二级不可逆反应 2A + B → C ，反应速率常数为 3 L^2/(mol^2·s) 。初始时 A 的浓度为 1.5 mol/L ，B 的浓度为 1 mol/L ，反应 2 小时后 A 的浓度变为 0.5 mol/L ，求反应釜的体积。

三、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）简述在绿色化学化工的理念下，如何设计环境友好的化学反应和工艺过程，减少或消除有害物质的使用和产生。

2、（本题5分）在化工生产中，精馏塔的操作压力对分离效果和能耗有着重要影响。请详细阐述操作压力的选择原则，并分析其对精馏过程的具体影响。

3、（本题5分）分析在化工设备的设计中，如何进行法兰连接的设计和密封垫片的选择。

4、（本题5分）在化学工程中，全面论述化工过程中的泡沫分离技术，包括泡沫分离的原理、操作条件以及在蛋白质分离、废水处理等领域的应用。

5、（本题5分）论述在化工过程的膜分离应用中，如何解决膜污染和浓差极化问题。

四、案例分析题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）在日用化学品生产领域，某企业需要提高产品的泡沫稳定性。请分析在化学工程方面的解决方法。

2、（本题10分）某化工企业在生产过程中需要进行成本控制，以提高企业的经济效益。分析成本控制的方法和途径。

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