蚌埠學(xué)院《化工節(jié)能原理與技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁蚌埠學(xué)院

《化工節(jié)能原理與技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、化工熱力學(xué)中，對于混合物的汽液平衡計算，活度系數(shù)模型是常用的方法之一。若混合物的非理想性較強(qiáng)，以下哪種活度系數(shù)模型可能更準(zhǔn)確？（）A.威爾遜模型B.理想溶液模型C.正規(guī)溶液模型D.非隨機(jī)雙液模型2、在化工反應(yīng)的熱效應(yīng)計算中，需要考慮反應(yīng)的焓變。對于一個吸熱反應(yīng)，升高溫度會對反應(yīng)的平衡常數(shù)產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.平衡常數(shù)增大B.平衡常數(shù)減小C.平衡常數(shù)不變D.平衡常數(shù)先增大后減小3、在化工過程的優(yōu)化中，目標(biāo)函數(shù)的建立是關(guān)鍵步驟之一。以下關(guān)于目標(biāo)函數(shù)的選擇和構(gòu)建，不正確的是（）A.可以是經(jīng)濟(jì)效益最大化B.可以是能耗最小化C.目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建不考慮約束條件D.要綜合考慮多方面因素4、在化工過程的控制系統(tǒng)中，反饋控制是常見的控制方式之一。以下關(guān)于反饋控制的特點，哪種說法是不正確的？（）A.能夠克服擾動的影響B(tài).控制作用基于偏差C.可以實現(xiàn)無差控制D.響應(yīng)速度較慢5、在化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)中，研究反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系時，除了阿倫尼烏斯方程，還有其他模型。以下關(guān)于這些模型的特點，不正確的是：（）A.適用范圍不同B.計算精度相同C.考慮因素不同D.表達(dá)形式不同6、在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對物料進(jìn)行加熱。對于一種需要精確控制加熱溫度的物料，以下哪種加熱方式的溫度控制精度最高？（）A.電加熱B.蒸汽加熱C.熱油加熱D.紅外線加熱7、在化學(xué)反應(yīng)工程中，對于一個非均相催化反應(yīng)，以下哪個因素對于催化劑的外擴(kuò)散阻力影響最大？（）A.流體的流速B.催化劑的顆粒大小C.反應(yīng)物的濃度D.反應(yīng)溫度8、在化工生產(chǎn)中的液液萃取過程中，以下哪種因素對萃取效果的影響相對較??？（）A.兩相的接觸時間B.萃取劑的用量C.萃取溫度D.萃取設(shè)備的類型9、化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)方程描述了反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系。以下關(guān)于動力學(xué)方程的建立方法，不正確的是（）A.通過實驗數(shù)據(jù)擬合B.基于反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)C.憑空想象D.結(jié)合實驗和理論分析10、化工生產(chǎn)中的節(jié)能減排是重要的研究課題。在一個化工流程中，以下哪種措施對于降低能源消耗和減少溫室氣體排放的效果最為顯著？（）A.優(yōu)化反應(yīng)條件B.改進(jìn)分離工藝C.采用余熱回收系統(tǒng)D.更換高效的動力設(shè)備11、在化工流體流動的阻力計算中，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)之間存在一定的關(guān)系。對于光滑管內(nèi)的湍流流動，以下哪個公式常用于計算摩擦系數(shù)？（）A.泊肅葉公式B.范寧公式C.布拉修斯公式D.哈根-泊謖葉公式12、化學(xué)反應(yīng)工程是化學(xué)工程的重要分支。對于一個可逆放熱反應(yīng)，為了提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，以下哪種操作策略通常是最為有效的？（）A.降低反應(yīng)溫度B.提高反應(yīng)溫度C.增加反應(yīng)物濃度D.及時移除反應(yīng)產(chǎn)物13、在化工熱力學(xué)中，研究實際氣體的狀態(tài)方程時，范德華方程是常用的方程之一。以下關(guān)于范德華方程的特點，不正確的是：（）A.考慮了分子間的引力和斥力B.適用于所有壓力范圍C.計算精度較高D.形式較為簡單14、在化工原理中，研究流體流動時，雷諾數(shù)是一個重要的無量綱參數(shù)。當(dāng)雷諾數(shù)大于4000時，流體的流動狀態(tài)通常為：（）A.層流B.過渡流C.湍流D.無法確定15、在化學(xué)反應(yīng)工程中，對于氣液反應(yīng)，以下哪種反應(yīng)器類型能夠提供較大的相界面積？（）A.鼓泡塔反應(yīng)器B.填料塔反應(yīng)器C.噴霧塔反應(yīng)器D.以上反應(yīng)器類型效果相同二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在化工生產(chǎn)的結(jié)晶過程中，如何通過控制結(jié)晶溫度和降溫速率來提高晶體質(zhì)量。2、（本題5分）分析在化工過程的模擬與優(yōu)化中，如何考慮不確定性因素，如原料成分波動、設(shè)備性能變化等，提高模擬和優(yōu)化結(jié)果的可靠性。3、（本題5分）化工分離過程中的萃取精餾是一種特殊的精餾方法。請詳細(xì)介紹萃取精餾的原理和適用范圍，并討論如何選擇合適的萃取劑和操作條件。4、（本題5分）化工熱力學(xué)在化工過程的分析和設(shè)計中具有重要地位，請說明熱力學(xué)第一定律和第二定律在化工中的應(yīng)用，并舉例說明其實際意義。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個絕熱固定床反應(yīng)器中進(jìn)行氣固相催化反應(yīng)，反應(yīng)熱為-50kJ/mol，進(jìn)料溫度為300K，反應(yīng)物濃度為1mol/m3，流速為5m3/h，反應(yīng)速率表達(dá)式為r=kC，其中k=0.1s^(-1)。假設(shè)絕熱溫升系數(shù)為10K/mol，求達(dá)到50%轉(zhuǎn)化率時的床層溫度。2、（本題5分）在一個套管換熱器中，用熱流體將冷流體從25℃加熱到65℃。熱流體入口溫度為160℃，出口溫度為100℃，冷流體流量為1800kg/h，比熱容為3.5kJ/(kg·℃)?？倐鳠嵯禂?shù)為550W/(m2·℃)，內(nèi)管外徑為32mm，壁厚為3mm，計算換熱器的長度。3、（本題5分）一個膜過濾器用于分離懸浮液中的固體顆粒，膜的孔徑為0.1μm，過濾壓差為0.2MPa，懸浮液中固體顆粒的濃度為20g/L，過濾面積為2m^2，過濾阻力系數(shù)為10^12m^(-1)。計算過濾速度和過濾時間。4、（本題5分）某精餾塔分離正庚烷-正辛烷混合物，進(jìn)料組成（正庚烷摩爾分?jǐn)?shù)）為0.4，進(jìn)料量為100kmol/h，塔頂餾出液中正庚烷含量為0.9，塔底釜液中正庚烷含量為0.1，相對揮發(fā)度為2.7，回流比為4。計算塔頂和塔底的產(chǎn)品流量以及再沸器的熱負(fù)荷（假設(shè)進(jìn)料為飽和液體）。5、（本題5分）在一個萃取塔中，用有機(jī)溶劑萃取水溶液中的溶質(zhì)B。進(jìn)料水溶液中B的濃度為0.2mol/L，流量為150L/h，有機(jī)溶劑流量為120L/h，分配系數(shù)為4，計算萃余相和萃取相出口中B的濃度。四、案例分析題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一家制藥企業(yè)計劃新建一條生產(chǎn)線，以提高某種藥物的產(chǎn)量。請分析在設(shè)計和建設(shè)過程中需要考慮哪些化學(xué)工程方面的問題。2、（本題10分）一家以生產(chǎn)化肥為主的企業(yè)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中需