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《生化工廠設計》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2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、在化工反應的催化劑研究中，催化劑的活性中心結構對反應性能起著關鍵作用。以下哪種方法通常不能用于研究催化劑的活性中心？（）A.電子顯微鏡觀察B.化學分析C.紅外光譜分析D.肉眼直接觀察2、在化學反應工程中，以下哪種類型的反應對反應物濃度的變化最為敏感？（）A.零級反應B.一級反應C.二級反應D.三級反應3、化學反應工程是化學工程的重要分支。對于一個可逆放熱反應，為了提高反應的轉化率，以下哪種操作策略通常是最為有效的？（）A.降低反應溫度B.提高反應溫度C.增加反應物濃度D.及時移除反應產物4、在化工過程的優化中，靈敏度分析可以幫助確定關鍵參數。對于一個化工過程模型，以下關于靈敏度分析的作用，不正確的是：（）A.評估參數變化對結果的影響程度B.確定最優操作條件C.簡化模型D.驗證模型的準確性5、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的？（）A.壓力容器的設計應遵循強度失效、剛度失效和穩定性失效等多種準則，確保容器在規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6、在化工反應的多相催化中，催化劑的載體具有重要作用。以下關于催化劑載體的功能，哪項描述是不正確的？（）A.提高催化劑的活性B.增加催化劑的比表面積C.改善催化劑的熱穩定性D.降低催化劑的成本7、在化工原理中，研究液體在填料塔中的流動時，以下關于填料層壓降的影響因素，不正確的是：（）A.填料的類型B.液體的流量C.填料的堆積方式D.液體的密度8、化工生產中的精餾操作，塔板上氣液接觸方式有多種。以下關于不同氣液接觸方式的特點，不正確的是（）A.鼓泡接觸傳質效率高B.噴射接觸適用于大液量C.泡沫接觸穩定性好D.選擇接觸方式不考慮工藝要求9、在化工過程控制中，前饋控制可以彌補反饋控制的不足。對于一個受可測干擾影響的過程，以下關于前饋控制的特點，正確的是：（）A.根據偏差進行控制B.能夠完全消除干擾的影響C.控制作用滯后D.不需要測量干擾10、化工中的結晶器設計對產品質量有重要影響。對于生產大顆粒晶體的結晶過程，以下哪個結晶器的結構特點最為關鍵？（）A.具有強烈的攪拌B.較大的容積C.緩慢的冷卻速度D.良好的晶種添加裝置11、在化工過程的節能減排措施中，能量集成技術發揮著重要作用。對于一個包含多個熱交換過程的化工系統，以下哪種能量集成方法能夠最大程度地提高能源利用效率？（）A.熱交換網絡優化B.熱泵技術應用C.余熱鍋爐利用D.以上都是12、在化工過程的能量分析中，需要考慮各種能量的輸入和輸出。對于一個絕熱反應過程，以下哪個能量項的變化對反應結果的影響可以忽略不計？（）A.內能的變化B.焓的變化C.熵的變化D.自由能的變化13、在化工過程的自動化控制中，PID控制器是常用的控制算法。以下關于PID控制器參數的調整，哪項說法是不準確的？（）A.增大比例系數可以加快響應速度B.增大積分時間可以消除穩態誤差C.增大微分時間可以增強系統的穩定性D.PID參數的調整不依賴于系統的特性14、對于化工過程中的萃取過程，以下哪種情況下萃取劑的用量需要增加？（）A.溶質在原溶劑中的溶解度增大B.溶質在萃取劑中的溶解度減小C.原溶劑與萃取劑的互溶性增強D.萃取相和萃余相的分離難度增大15、在化工設備的設計中，對于承受內壓的薄壁容器，以下哪個參數是確定容器壁厚的關鍵因素？（）A.工作壓力B.容器直徑C.材料的許用應力D.以上因素都很關鍵二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋在納米技術與化學工程的交叉領域，如何制備和應用納米材料來改進化工過程和產品性能，如納米催化劑、納米涂層等。2、（本題5分）結合生物化工的發展，深入探討生物發酵過程的優化控制，包括培養基配方、發酵條件、代謝調控等方面對產物產量和質量的影響。3、（本題5分）在化工生產中，流體輸送是常見的操作。請論述離心泵的工作原理，并分析其在實際應用中可能出現的故障及解決方法。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某精餾塔分離苯-甲苯混合物，進料量為100kmol/h，進料組成xF=0.4（苯的摩爾分數），要求塔頂產品中苯的含量xD不低于0.9，塔底產品中苯的含量xW不高于0.1。已知相對揮發度α=2.5，回流比為4。計算塔頂和塔底的產品流量。2、（本題5分）一個連續釜式攪拌反應器（CSTR）串聯一個平推流反應器（PFR）進行三級不可逆反應3A→B，反應速率常數為2L3/(mol3·h)。CSTR體積為20L，PFR體積為30L，進料中A的濃度為4mol/L，進料流量為15L/h，計算出口處A和B的濃度。3、（本題5分）某精餾塔分離二元混合物，進料熱狀態參數為0.8，進料組成（摩爾分數）為0.5，進料流量為80kmol/h，塔頂餾出液采出率為0.4。回流比為3，理論板數為12，相對揮發度為2.0。計算塔頂和塔底產品的組成。4、（本題5分）某理想氣體經歷一個多變過程，從初始狀態（壓力2MPa，溫度400K）變化到終態（壓力0.5MPa，溫度300K），多變指數為1.2，計算氣體對外所做的功。5、（本題5分）一個吸收塔用稀硫酸溶液吸收工業廢氣中的氨氣，進氣中氨氣的濃度為10%（體積分數），流量為2000m3/h，吸收劑硫酸溶液的流量為5000L/h，濃度為0.5mol/L。吸收反應為：2NH?+H?SO?→(NH?)?SO?。假設反應完全，計算出口氣體中氨氣的濃度和硫酸溶液的濃度變化。四、案例分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一項化工合成工藝中，原料的轉化率較低，造成了原料的浪費和成本的增加。請分析影響原料轉