齊齊哈爾大學《化工原理課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《化工原理課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、化工中的干燥過程需要消耗大量能源。對于一個節(jié)能型的干燥系統(tǒng)，以下哪個環(huán)節(jié)的節(jié)能潛力最大？（）A.干燥設備的選型B.干燥介質的循環(huán)利用C.余熱的回收D.優(yōu)化干燥操作條件2、在化工熱力學中，研究混合物的汽液平衡時，泡點和露點的計算是重要內容。對于一個二元混合物，以下關于泡點和露點的關系，正確的是：（）A.泡點總是低于露點B.泡點總是高于露點C.泡點和露點可能相等D.泡點和露點沒有關系3、在化工設備的設計中，關于壓力容器的設計準則，以下哪種表述是恰當?shù)?？（）A.壓力容器的設計應遵循強度失效、剛度失效和穩(wěn)定性失效等多種準則，確保容器在規(guī)定的使用條件下安全可靠B.壓力容器的設計只需要考慮強度失效準則，其他失效形式可以忽略C.壓力容器的設計可以采用低于標準的材料和制造工藝，以降低成本D.壓力容器的設計壓力可以超過其標注的最高工作壓力，只要定期檢驗即可4、在化工中的分離設備性能評價中，關于分離效率的指標，以下哪種表述是準確的？（）A.分離效率的常用指標包括分離因子、回收率、純度等。分離因子表示混合物中兩組分分離的難易程度；回收率反映了目標組分的回收程度；純度則表示產品中目標組分的含量B.分離效率只需要用純度一個指標來評價，其他指標不重要C.分離因子越大，說明分離越困難，分離設備的性能越差D.回收率越高，說明分離設備的能耗越高，經(jīng)濟性越差5、化工中的流化床反應器具有良好的傳熱和傳質性能。對于流化床反應器的特點和應用，以下說法不正確的是（）A.適用于氣固相反應B.顆粒容易帶出C.操作條件容易控制D.對催化劑要求不高6、在化工流體流動中，對于突擴管的局部阻力系數(shù)，主要取決于管徑的變化比例。若管徑突然擴大兩倍，局部阻力系數(shù)會如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小7、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8、在化工單元操作中，吸收過程常用于分離氣體混合物。當吸收劑用量增加時，以下關于吸收效果的變化，哪種說法是正確的？（）A.吸收率一定增加B.吸收率一定不變C.吸收率可能增加也可能不變D.吸收率一定減小9、在化工中的吸附分離過程，關于吸附劑的選擇和再生方法，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.吸附劑應具有較大的比表面積、良好的選擇性和吸附容量，常見的吸附劑有活性炭、分子篩等。吸附劑的再生方法包括加熱再生、降壓再生和置換再生等B.吸附劑的選擇只考慮其吸附容量，其他性能不重要C.吸附劑的再生過程復雜，成本高，因此在實際應用中應盡量避免吸附劑的再生D.所有的吸附劑都可以采用同一種再生方法，且再生效果相同10、在化工傳熱設備中，熱管具有高效的傳熱性能。熱管內部的工作液體在蒸發(fā)段蒸發(fā)，在冷凝段冷凝，其傳熱過程主要依靠什么原理？（）A.熱傳導B.熱對流C.熱輻射D.相變傳熱11、在化工生產中的結晶器設計中，以下哪個因素對晶體的粒度分布影響最大？（）A.溶液的過飽和度控制B.結晶器的攪拌強度C.結晶器的材質D.結晶器的形狀12、化工中的吸附過程，吸附等溫線可以描述吸附劑與吸附質之間的平衡關系。以下關于常見吸附等溫線的類型和特點，不準確的是（）A.朗繆爾等溫線適用于單分子層吸附B.弗羅因德利希等溫線是非線性的C.吸附等溫線不受溫度影響D.可以用于吸附過程的設計13、化工熱力學中，對于混合熱不為零的混合物，其超額性質通常如何定義？（）A.實際混合物性質與理想混合物性質之差B.實際混合物性質與純組分性質之和C.實際混合物性質與純組分性質之差D.實際混合物性質與理想溶液性質之差14、在化工中的過濾操作，關于過濾介質的選擇和過濾機的類型，以下哪種說法是準確的？（）A.過濾介質應具有足夠的機械強度、化學穩(wěn)定性和適當?shù)目紫洞笮?。常見的過濾介質有織物介質、多孔固體介質和堆積介質等。過濾機有板框壓濾機、葉濾機、轉筒真空過濾機等，不同類型的過濾機適用于不同的過濾任務B.過濾介質的孔隙越小越好，能夠提高過濾精度C.所有的過濾機都采用相同的過濾原理和操作方式，只是結構不同D.過濾機的處理能力只取決于過濾面積，與過濾介質和操作條件無關15、在化工熱力學中，對于真實氣體的壓縮因子，以下哪個因素對其影響最大？（）A.溫度B.壓力C.氣體的種類D.以上因素影響程度相同16、化工設備的選材需要考慮多種因素。以下關于化工設備選材的原則，不準確的是（）A.耐腐蝕性B.強度和剛度C.材料價格越低越好D.加工性能17、在化工生產中的干燥過程，以下關于濕物料中水分的分類，哪種說法是正確的？（）A.結合水比非結合水更難去除B.自由水比結合水更容易去除C.平衡水分可以通過干燥完全去除D.以上說法都不正確18、在化學反應動力學中，研究催化劑對反應速率的影響時，以下關于催化劑作用的描述，不正確的是：（）A.降低反應的活化能B.改變反應的平衡常數(shù)C.提高反應的選擇性D.加快反應速率19、在化工分離過程中，蒸餾是一種廣泛應用的分離方法。對于一個二元理想混合物的簡單蒸餾過程，以下關于餾出液組成的變化，正確的是：（）A.餾出液組成逐漸降低B.餾出液組成逐漸升高C.餾出液組成保持不變D.餾出液組成先升高后降低20、在化工中的氣固相催化反應過程，關于催化劑的中毒和失活，以下哪種說法是正確的？（）A.催化劑的中毒是指少量雜質使催化劑的活性和選擇性顯著下降，且這種中毒通常是不可逆的。催化劑的失活則包括中毒、燒結、積炭等多種原因，有些失活是可逆的，有些是不可逆的B.催化劑的中毒和失活都是由于反應物濃度過高導致的，降低反應物濃度可以避免C.催化劑一旦中毒或失活，就無法恢復其活性，必須更換新的催化劑D.催化劑的中毒和失活對反應速率和選擇性沒有影響，不需要關注21、在化工設備的密封形式中，以下哪種密封適用于高溫高壓且有毒有害介質的場合？（）A.填料密封B.機械密封C.迷宮密封D.液封22、在化工熱力學的研究中，以下哪個熱力學定律是判斷過程自發(fā)方向的依據(jù)？（）A.熱力學第一定律B.熱力學第二定律C.熱力學第三定律D.蓋斯定律23、在化工設備的防腐措施中，涂層防護是常用的方法之一。以下哪種涂層材料的耐腐蝕性通常較好？（）A.環(huán)氧樹脂涂層B.聚乙烯涂層C.油漆涂層D.鍍鋅涂層24、在化工中的流化床反應器，關于其特點和適用范圍，以下哪種表述是準確的？（）A.流化床反應器內固體顆粒處于流化狀態(tài)，傳熱傳質效率高，適用于強放熱反應和要求有均一溫度和濃度的反應B.流化床反應器的操作簡單，對物料的粒度和密度沒有要求C.流化床反應器的氣體返混嚴重，轉化率低，只適用于一些簡單的反應D.流化床反應器內固體顆粒容易磨損和帶出，增加了后續(xù)分離和回收的難度25、在化學反應工程中，對于一個自催化反應，以下哪種操作方式可能導致反應失控？（）A.連續(xù)進料B.間歇操作C.半間歇操作D.以上操作方式都不會導致失控26、在化工過程的安全管理中，對于易燃易爆物質的儲存和運輸，以下哪種措施是最為關鍵的？（）A.采用密封容器B.控制溫度和壓力C.安裝防爆設備D.加強人員培訓27、在化學反應器的設計中，需要考慮熱穩(wěn)定性問題。以下關于熱穩(wěn)定性的分析方法和影響因素，不正確的是（）A.可以通過絕熱操作線分析B.與反應的放熱量和傳熱速率有關C.反應物濃度對熱穩(wěn)定性沒有影響D.可以采取措施提高熱穩(wěn)定性28、在化工分離過程中，膜分離技術具有獨特的優(yōu)勢。對于一個反滲透膜分離過程，以下關于其分離原理的描述，不正確的是：（）A.依靠壓力差作為推動力B.利用膜的選擇性透過性C.溶質會透過膜進入滲透液D.適用于分離小分子物質29、在化工設備的設計中，對于承受外壓的薄壁容器，以下哪個因素對于穩(wěn)定性的影響最大？（）A.容器的直徑B.容器的長度C.材料的強度D.壁厚30、化工原理中，對于精餾塔的設計，若要提高塔頂產品的純度，同時保持一定的處理量，以下哪種方法可行？（）A.增加塔板數(shù)B.減小回流比C.降低塔釜溫度D.增大進料量二、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某化工廠采用精餾塔分離苯和甲苯的混合物，進料中苯的摩爾分數(shù)為0.4，甲苯的摩爾分數(shù)為0.6，進料流量為1000kmol/h，塔頂餾出液中苯的回收率要求達到95%，塔底釜液中甲苯的回收率要求達到98%。已知苯和甲苯的相對揮發(fā)度為2.5，計算所需的理論塔板數(shù)和回流比。2、（本題5分）在一個固定床催化反應器中進行一級不可逆反應，催化劑顆粒直徑為5mm，孔隙率為0.4，床層空隙率為0.5，反應速率常數(shù)為2h^-1，氣體流速為0.5m/s，求催化劑的有效因子。3、（本題5分）某換熱器用飽和蒸汽加熱冷水，蒸汽溫度為120°C，冷凝為同溫度的飽和水，冷水進口溫度為20°C，流量為2000kg/h，出口溫度要求達到80°C，蒸汽的汽化潛熱為2200kJ/kg，計算所需的蒸汽量。4、（本題5分）一個連續(xù)干燥器在等焓干燥條件下操作，濕物料的處理量為100kg/h，初始含水量為0.3（濕基），干燥產品的含水量為0.05（濕基），空氣進入干燥器的溫度為80°C，濕度為0.01kg水/kg干空氣，離開干燥器的溫度為50°C，求空氣的消耗量。5、（本題5分）某化工廠有一個精餾塔，用于分離苯（A）和甲苯（B）的混合物。進料組成中苯的摩爾分數(shù)為0.4，進料流量為100kmol/h，塔頂餾出液中苯的摩爾分數(shù)要求達到0.9，塔釜液中苯的摩爾分數(shù)為0.1。已知相對揮發(fā)度α=2.5，回流比為3。計算塔頂和塔釜的產品流量。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在化學反應工程中，流化床反應器中的顆粒帶出和磨損是影響其長期穩(wěn)定運行的重要問題。請論述顆粒帶出和磨損的原因和影響因素，并分析如何減少顆粒帶出和磨損以提高流化床反應器的運行穩(wěn)定性。2、（本題5分）結合實際化工生產案例，深入分析膜分離技術在分離和提純混合物方面的原理、優(yōu)勢以及面臨的挑戰(zhàn)，涵蓋工業(yè)廢水處理和產品純化等領域。3、（本題5分）結合化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展目標，深入探討水資源管理策略在化工生產中的應用，包括節(jié)水措施、廢水回用技術和水網(wǎng)絡優(yōu)化。4、（本題5分）在化工熱力學中，吉布斯自由能和亥姆霍茲自由能是重要的熱力學函數(shù)。請解釋吉布斯自由能和亥姆霍茲自由能的物理意義，并說明它