化工工程師（中級(jí)）考試試題及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)，每題2分，共30分）1.在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過(guò)程中，對(duì)于不可壓縮流體，伯努利方程的表達(dá)式中，()代表單位重量流體所具有的勢(shì)能。A.P/ρgB.v2/2gC.zD.ρgh2.對(duì)于理想氣體，其狀態(tài)方程PV=nRT中的R是一個(gè)()。A.隨溫度變化的量B.隨壓力變化的量C.與氣體種類和溫度有關(guān)的量D.恒定不變的物理常數(shù)3.在一個(gè)剛性絕熱容器中，發(fā)生定容過(guò)程，則系統(tǒng)的內(nèi)能變化ΔU與外界做功W的關(guān)系是()。A.ΔU=WB.ΔU=-WC.ΔU=0D.ΔU=Q4.傳熱的基本方式不包括()。A.傳導(dǎo)B.對(duì)流C.輻射D.混合5.在連續(xù)精餾塔中，為了提高分離效率，通常采取的措施是()。A.降低回流比B.提高進(jìn)料位置C.增大塔板間距D.減少塔板數(shù)6.某物料的比熱容隨溫度升高而增大，在等壓升溫過(guò)程中，該物料吸收的熱量等于其內(nèi)能增加加上()。A.對(duì)外做功B.外界對(duì)其做功C.零D.焓的增加7.對(duì)于層流流動(dòng)，雷諾數(shù)Re的主要影響因素是()。A.流體密度B.流體粘度C.流體流速D.以上都是8.在列管式換熱器中，為強(qiáng)化傳熱，常采用的對(duì)流傳熱強(qiáng)化措施是()。A.增大傳熱面積B.減小管內(nèi)流速C.增加流體流動(dòng)阻力D.在管內(nèi)設(shè)置折流擋板9.某反應(yīng)級(jí)數(shù)為1的動(dòng)力學(xué)方程為ln(C_A)=-kt+C，其中C_A表示反應(yīng)物A的濃度，k為速率常數(shù)，則該反應(yīng)的半衰期（t?/?）為()。A.kB.k/2C.ln(2)/kD.2k10.在化工生產(chǎn)中，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估常用的方法之一是()。A.敏感性分析B.回歸分析C.風(fēng)險(xiǎn)矩陣法D.因子分析11.以下哪種物質(zhì)在常溫常壓下為氣體，但其液態(tài)在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用，且易揮發(fā)、易燃？（）A.氨B.硫酸C.乙醇D.氯化鈉12.化工工藝流程圖（PFD）主要用于表達(dá)（）。A.設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)B.工藝管道及主要設(shè)備的概略布置和物流信息C.控制儀表的安裝位置D.設(shè)備的詳細(xì)操作參數(shù)13.依據(jù)《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位的（）對(duì)本單位的安全生產(chǎn)工作全面負(fù)責(zé)。A.安全管理人員B.分管安全生產(chǎn)的負(fù)責(zé)人C.主要負(fù)責(zé)人D.技術(shù)人員14.對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器（CSTR），其反應(yīng)轉(zhuǎn)化率主要取決于（）。A.反應(yīng)器體積B.進(jìn)料流量C.反應(yīng)溫度D.以上都是15.在進(jìn)行化工項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)，投資回收期是指（）。A.項(xiàng)目開(kāi)始建設(shè)到建成投產(chǎn)的時(shí)間B.項(xiàng)目累計(jì)凈收益等于初始投資所需的時(shí)間C.項(xiàng)目達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的時(shí)間D.項(xiàng)目貸款償還完畢的時(shí)間二、填空題（請(qǐng)將正確答案填入橫線上，每空2分，共20分）1.理想氣體常數(shù)R的數(shù)值為_(kāi)_____J/(mol·K)。2.傳熱的基本方式有傳導(dǎo)、對(duì)流和______。3.在分離過(guò)程中，若混合物中各組分在兩相中的組成均相同，則該分離過(guò)程稱為_(kāi)_____。4.流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)摩擦力而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力稱為_(kāi)_____。5.對(duì)于液相非理想溶液，其活度系數(shù)γ_i通常______1（i為組分索引）。6.在化工設(shè)計(jì)中，進(jìn)行工藝路線比選時(shí)，除了技術(shù)可行性外，通常還需考慮經(jīng)濟(jì)性和______。7.化工生產(chǎn)中常見(jiàn)的火災(zāi)類型按物質(zhì)燃燒特性分為A類、B類、C類、D類等，其中可燃液體火災(zāi)屬于______類火災(zāi)。8.雷諾數(shù)是判斷流體流動(dòng)形態(tài)的無(wú)量綱數(shù)，對(duì)于圓管流動(dòng)，層流時(shí)的雷諾數(shù)通常小于______。9.熱力學(xué)第二定律指出，孤立系統(tǒng)的熵在自發(fā)過(guò)程中總是______，在可逆過(guò)程中保持不變。10.化工過(guò)程控制中，常用的控制規(guī)律有比例（P）、積分（I）和微分（D），其組合稱為_(kāi)_____控制或PID控制。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題，每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述伯努利方程的物理意義及其應(yīng)用條件。2.簡(jiǎn)述影響傳熱速率的主要因素。3.簡(jiǎn)述精餾操作中，回流比的大小對(duì)分離效果和能耗的影響。4.簡(jiǎn)述化工生產(chǎn)中實(shí)施安全管理的意義。四、計(jì)算題（請(qǐng)列出計(jì)算步驟，寫(xiě)出計(jì)算結(jié)果，單位必須完整，每題10分，共30分）1.某管道內(nèi)流體流速為1.5m/s，流體密度為800kg/m3，粘度為0.001Pa·s。管道內(nèi)徑為0.1m。試計(jì)算該流體的雷諾數(shù)，并判斷流動(dòng)形態(tài)（層流或湍流，取臨界雷諾數(shù)Re_c=2300）。2.在一個(gè)單程列管式換熱器中，熱水在管內(nèi)流動(dòng)，流量為5kg/s，進(jìn)、出口溫度分別為150°C和80°C。冷水在管外流動(dòng)，流量為8kg/s，進(jìn)、出口溫度分別為20°C和60°C。假設(shè)換熱器無(wú)熱損失，冷、熱流體的比熱容分別為c_p,hot=4.18kJ/(kg·K)和c_p,cold=4.0kJ/(kg·K)。試估算該換熱器的對(duì)數(shù)平均溫差（LMTD）。（提示：可先假設(shè)逆流操作）3.某連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器（CSTR）中進(jìn)行一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A→P，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1h?1。反應(yīng)物A的初始濃度C_A0=2mol/L。試計(jì)算當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，反應(yīng)器的體積應(yīng)為多少？（假設(shè)反應(yīng)器體積為V，進(jìn)料體積流量為F，無(wú)反應(yīng)物補(bǔ)料，即FV=常數(shù)）五、分析題（請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)下列問(wèn)題進(jìn)行分析論述，每題10分，共20分）1.在設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)噸的乙烯裂解裝置時(shí)，為何需要進(jìn)行工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較？比較的主要內(nèi)容包括哪些方面？2.分析化工生產(chǎn)中，加強(qiáng)設(shè)備管理對(duì)于確保安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行的重要性。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.B4.D5.A6.A7.D8.D9.C10.C11.A12.B13.C14.D15.B二、填空題1.8.3142.輻射3.理論分離4.流動(dòng)阻力（壓降）5.大于6.安全性7.B8.2000（或臨界雷諾數(shù)，通常取2300）9.增大10.比例積分微分三、簡(jiǎn)答題1.伯努利方程表達(dá)了單位重量流體在穩(wěn)定、不可壓縮、無(wú)粘性、無(wú)外力（除重力外）的流動(dòng)過(guò)程中，其動(dòng)能、勢(shì)能和壓力能之和保持不變。物理意義是能量守恒在流體流動(dòng)中的體現(xiàn)。應(yīng)用條件包括：流體為穩(wěn)定流動(dòng)、不可壓縮（或流速遠(yuǎn)小于聲速）、管壁無(wú)摩擦（或沿程損失可忽略）、無(wú)外力做功或熱量交換（或可計(jì)入等效項(xiàng)）、流動(dòng)為絕熱過(guò)程。2.影響傳熱速率的主要因素包括：①傳熱推動(dòng)力（溫度差），溫度差越大，傳熱速率越快；②傳熱面積，傳熱面積越大，傳熱速率越快；③傳熱熱阻，包括導(dǎo)熱熱阻和對(duì)流熱阻，熱阻越大，傳熱速率越慢；④傳熱系數(shù)，傳熱系數(shù)越大，表示傳熱性能越好，傳熱速率越快。具體值取決于流體的性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)、傳熱面的幾何形狀及布置方式、操作條件等。3.回流比是精餾操作中回流液流量與餾出液流量之比（R=L/D）。增大回流比可以提高分離效果，使塔頂產(chǎn)品純度升高，塔底殘液純度降低。但同時(shí)也增加了回流液流量，導(dǎo)致泵的能耗增大。因此，在滿足分離要求的前提下，需要選擇合適的回流比，以平衡分離效果和能耗。4.化工生產(chǎn)中實(shí)施安全管理的意義在于：①預(yù)防事故發(fā)生，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；②確保生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，避免因事故導(dǎo)致停產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)損失；③滿足法律法規(guī)要求，避免違規(guī)操作帶來(lái)的法律風(fēng)險(xiǎn)和處罰；④提高員工安全意識(shí)，營(yíng)造良好的工作環(huán)境；⑤降低事故隱患，提升企業(yè)整體安全管理水平。四、計(jì)算題1.解：1.計(jì)算管道截面積A：A=πd2/4=π(0.1m)2/4=0.00785m22.計(jì)算質(zhì)量流量G：G=ρvA=800kg/m3×1.5m/s×0.00785m2=7.54kg/s3.計(jì)算雷諾數(shù)Re：Re=Gd/μ=(7.54kg/s×0.1m)/(0.001Pa·s)=75404.判斷流動(dòng)形態(tài)：由于Re=7540>2300，故流動(dòng)形態(tài)為湍流。答：該流體的雷諾數(shù)為7540，屬于湍流流動(dòng)。2.解：1.計(jì)算熱水焓變?chǔ)_hot≈c_p,hot(m_hotΔT_hot)=4.18kJ/(kg·K)×5kg/s×(150-80)K=1065kJ/s2.計(jì)算冷水焓變?chǔ)_cold≈c_p,cold(m_coldΔT_cold)=4.0kJ/(kg·K)×8kg/s×(60-20)K=1280kJ/s3.計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差LMTD（假設(shè)逆流）：ΔT1=T_hot_in-T_cold_out=150-60=90°CΔT2=T_hot_out-T_cold_in=80-20=60°CLMTD=(ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)=(90-60)/ln(90/60)=30/ln(1.5)≈30/0.4055≈73.8°C答：該換熱器的估算對(duì)數(shù)平均溫差（LMTD）約為73.8°C。3.解：1.C_A=C_A0(1-X_A)=2(1-0.75)=0.5mol/L（反應(yīng)器內(nèi)A的濃度）2.對(duì)于一級(jí)反應(yīng)CSTR，出口濃度C_Ae=C_A0(1-X_A)=0.5mol/L3.CSTR體積V=F/C_Ae*(ln(C_A0/C_Ae))/k=F/(0.5)*[ln(2/0.5)]/0.1=2F*ln(4)/0.1=2F*1.3863/0.1=27.726*F4.由于FV=常數(shù)，所以V∝1/F。即反應(yīng)器體積與進(jìn)料流量成反比。答：反應(yīng)器的體積應(yīng)為27.726倍的進(jìn)料流量F。五、分析題1.設(shè)計(jì)乙烯裂解裝置時(shí)進(jìn)行工藝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的原因在于：①乙烯生產(chǎn)技術(shù)路線多樣，如石腦油裂解、輕烴裂解、煤化工制乙烷裂解等，不同路線的技術(shù)路線、原料來(lái)源、設(shè)備投資、操作條件、產(chǎn)品收率、能耗物耗、環(huán)保要求等存在顯著差異；②技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較能夠全面評(píng)估不同方案的優(yōu)劣，選擇在技術(shù)可行基礎(chǔ)上，投資省、成本低、能耗低、效益好、環(huán)境友好的最佳方案，為項(xiàng)目決策提供科學(xué)依據(jù)。比較的主要內(nèi)容包括：①技術(shù)可行性，包括工藝成熟度、可靠性、安全性、對(duì)原料的適應(yīng)性、技術(shù)水平等；②經(jīng)濟(jì)性，包括項(xiàng)目投資估算、運(yùn)營(yíng)成本（原料、能耗、物耗、人工、維護(hù)費(fèi)等）、產(chǎn)品銷售收入、投資回收期、內(nèi)部收益率、經(jīng)濟(jì)效益等；③安全環(huán)保性，包括事故風(fēng)險(xiǎn)分析、安全措施、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)保治理措施及成本等；④社會(huì)效益，包括對(duì)就業(yè)、能源結(jié)構(gòu)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響等。2.加強(qiáng)設(shè)備管理對(duì)于確?；どa(chǎn)安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。①設(shè)備是化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)，設(shè)備狀況直接影響生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。設(shè)備故障，特別是關(guān)鍵設(shè)備故障，可能導(dǎo)致停產(chǎn)，影響生產(chǎn)計(jì)劃和經(jīng)濟(jì)利益；②許多化工設(shè)備（如反應(yīng)器、高壓設(shè)備、管道）在高溫、高壓、易燃易爆、有毒有害等苛刻條件下運(yùn)行，設(shè)備的安全可靠性是安全生產(chǎn)的前提。設(shè)備缺陷、老