2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)溫度測量與控制技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不是熱力學(xué)第零定律的內(nèi)容？A.熱量會自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體B.如果兩個物體分別與第三個物體達(dá)到熱平衡，那么這兩個物體也互相處于熱平衡狀態(tài)C.溫度是描述物體冷熱程度的物理量D.溫度相同的物體不可能發(fā)生熱傳遞2.在資源化學(xué)的礦石焙燒過程中，通常需要測量高溫?zé)煔鉁囟?，以下哪種溫度計最適用于此場景？A.鉑電阻溫度計B.玻璃液柱溫度計C.紅外測溫儀D.熱電偶3.熱電偶溫度計的測量原理基于？A.物體熱脹冷縮的性質(zhì)B.均勻?qū)w電阻隨溫度的變化C.熱電效應(yīng)，即兩種不同金屬導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩接點溫度不同時，回路中產(chǎn)生電動勢D.黑體輻射定律4.在自動溫度控制系統(tǒng)中，控制器接收的是？A.被控對象的溫度設(shè)定值B.溫度傳感器的輸出信號C.執(zhí)行器的位置D.控制器的偏差信號5.對于一個比例（P）控制器，增大其比例帶（比例增益）會導(dǎo)致？A.系統(tǒng)響應(yīng)速度加快B.系統(tǒng)超調(diào)量減小C.系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，振蕩頻率降低D.系統(tǒng)靜差（穩(wěn)態(tài)誤差）增大6.在資源化學(xué)的溶劑萃取過程中，精確控制萃取槽內(nèi)兩相接觸區(qū)的溫度對于萃取效率至關(guān)重要，這主要體現(xiàn)了溫度測量與控制在哪個方面的作用？A.提高能源利用效率B.保證生產(chǎn)安全C.確保產(chǎn)品質(zhì)量D.降低設(shè)備成本7.下列哪項不屬于溫度控制系統(tǒng)中的常見擾動因素？A.被控對象熱負(fù)荷的波動B.溫度設(shè)定值的改變C.控制閥開度的變化D.傳感器測量誤差8.熱電阻溫度計與熱電偶溫度計相比，其主要優(yōu)點之一是？A.測量范圍更寬B.在低溫區(qū)測量更靈敏C.結(jié)構(gòu)簡單，成本較低（尤其對于中低溫范圍）D.不需要參考溫度即可測量絕對溫度9.在冶金過程中，溫度控制直接影響金屬的相變和最終產(chǎn)品的性能。例如，控制軋制過程中的溫度可以改變鋼材的？A.硬度B.產(chǎn)量C.能耗D.牌號（僅憑溫度控制通常無法直接改變牌號，需結(jié)合合金成分）10.溫度傳感器安裝在管道上時，為了減少測量誤差，通常要求傳感器的感溫元件部分與管道內(nèi)的流體充分接觸，并盡量減少管道內(nèi)流體流速對測量的影響，這體現(xiàn)了溫度測量的哪個原則？A.精確性原則B.零位平衡原則C.隔離干擾原則D.充分接觸與均勻平衡原則二、填空題（每空2分，共20分）1.溫度是描述物體______狀態(tài)的物理量，國際單位制中的單位是______。2.常用的熱電偶有鎳鉻-鎳硅（K型）、鉑銠-鉑（S型）等，其中S型熱電偶適用于測量______溫度。3.熱電阻溫度計是基于金屬導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的規(guī)律進行測溫的，常用的有鉑電阻（______）和銅電阻（______）。4.一個完整的自動溫度控制系統(tǒng)通常由______、______、______和______四個部分組成。5.在PID控制中，P代表______控制，I代表______控制，D代表______控制。6.在資源化學(xué)的催化反應(yīng)中，許多反應(yīng)對溫度非常敏感，需要在______的條件下進行，以保證目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性和收率。7.為了提高溫度測量的準(zhǔn)確性，需要對溫度計進行______和______。8.在高溫測量中，為了保護熱電偶或熱電阻，常需要使用______進行隔離和保護。9.溫度控制系統(tǒng)的靜差是指當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，被控變量的______與設(shè)定值之間的偏差。10.選擇溫度測量儀表時，除了考慮測量范圍和精度外，還應(yīng)考慮因素如______、______、______和成本等。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.溫標(biāo)2.熱電效應(yīng)3.比例控制（P控制）4.被控對象四、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述選擇溫度測量儀表時需要考慮的主要因素。2.為什么在資源化學(xué)的萃取、結(jié)晶等單元操作中，溫度控制如此重要？3.簡述PID控制器中積分（I）控制作用的特點及其在溫度控制中可能的作用。五、論述/應(yīng)用題（共13分）在某種資源化學(xué)工藝中，需要對某一關(guān)鍵反應(yīng)器的溫度進行自動控制。該反應(yīng)器內(nèi)物料屬于腐蝕性高溫流體，反應(yīng)對溫度要求嚴(yán)格，需要在（假設(shè)）700±5℃的范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。請簡述設(shè)計此溫度控制系統(tǒng)時需要考慮的主要問題，包括：（1）溫度傳感器的選型及其安裝方式需要考慮哪些因素？（2）控制方案如何設(shè)計？說明控制器的類型（如選用哪種調(diào)節(jié)規(guī)律）以及選擇該調(diào)節(jié)規(guī)律的理由。（3）分析可能影響該溫度控制系統(tǒng)的擾動因素有哪些？并簡述如何減輕這些擾動的影響。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.C4.B5.D6.C7.C8.C9.A10.D二、填空題1.冷熱；開爾文（K）2.高溫3.PT100；RT1004.被控對象；溫度傳感器（變送器）；控制器；執(zhí)行器5.比例；積分；微分6.化學(xué)計量；反應(yīng)條件7.校準(zhǔn)；標(biāo)定8.保護套管（或熱井、套管）9.實際值10.測量范圍；精度；響應(yīng)速度三、名詞解釋1.溫標(biāo)：規(guī)定溫度的數(shù)值表示方法，即建立溫度的刻度系統(tǒng)。例如攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、開爾文溫標(biāo)。2.熱電效應(yīng)：指兩種不同金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩個接點的溫度不同時，回路中會產(chǎn)生電動勢（熱電勢）的現(xiàn)象。3.比例控制（P控制）：控制器的輸出信號與被控變量與設(shè)定值之間的偏差（誤差）成比例關(guān)系。其作用是產(chǎn)生一個與誤差成正比的糾正作用力，使系統(tǒng)趨向穩(wěn)定，但通常存在穩(wěn)態(tài)誤差。4.被控對象：在自動控制系統(tǒng)中，需要被控制的設(shè)備或過程部分，其某個或某些物理量（如溫度、壓力、流量等）是需要被控制在規(guī)定范圍內(nèi)的。四、簡答題1.選擇溫度測量儀表時需要考慮的主要因素：測量范圍和量程是否滿足要求；精度要求；響應(yīng)速度要求；被測介質(zhì)特性（溫度、壓力、腐蝕性、流動性等）；安裝條件（管道尺寸、安裝位置等）；環(huán)境條件（溫度、濕度、振動、電磁干擾等）；成本預(yù)算。2.溫度控制在萃取、結(jié)晶等單元操作中非常重要，因為：許多萃取過程的選擇性對溫度敏感，溫度控制能保證萃取劑與被萃物有效作用，提高目標(biāo)組分的萃取率；結(jié)晶過程通常有嚴(yán)格的過飽和度條件，過飽和度受溫度控制影響，溫度控制決定了晶體的形貌、大小和純度；反應(yīng)溫度直接影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡，對于放熱或吸熱反應(yīng)，必須精確控溫才能保證反應(yīng)正常進行、目標(biāo)產(chǎn)物收率高、副反應(yīng)少，并確保操作安全。3.積分（I）控制作用的特點是：控制器的輸出信號與誤差隨時間的累積值成比例關(guān)系。其作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，使被控變量最終能等于設(shè)定值。在溫度控制中，積分作用可以使系統(tǒng)在誤差存在時不斷積累偏差，驅(qū)動控制器輸出變化，最終克服偏差，實現(xiàn)無靜差控制。但過強的積分作用可能導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)增大和振蕩加劇。五、論述/應(yīng)用題（1）溫度傳感器的選型及其安裝方式需要考慮：由于介質(zhì)具有腐蝕性，傳感器需選用耐腐蝕材料制成（如選用耐腐蝕熱電偶或熱電阻）；考慮到高溫，傳感器感溫元件需有足夠的耐熱性，并可能需要配合使用保護套管（熱井）；為了確保測量的是反應(yīng)器內(nèi)流體的真實溫度而非壁溫，應(yīng)選擇插入式或浸入式安裝，確保感溫元件充分接觸流體并處于流體主流區(qū)域，避免安裝導(dǎo)致流體擾動或形成死區(qū)；安裝位置應(yīng)選擇能代表整個反應(yīng)器內(nèi)溫度分布或關(guān)鍵控制點的位置。（2）控制方案設(shè)計：應(yīng)采用自動閉環(huán)控制方案?？紤]到反應(yīng)對溫度要求嚴(yán)格且需要無靜差控制，建議選用比例-積分（PI）調(diào)節(jié)規(guī)律。理由是：比例（P）作用能快速響應(yīng)誤差，減小超調(diào)；積分（I）作用能消除穩(wěn)態(tài)誤差，保證最終溫度精確達(dá)到設(shè)定值；PI控制結(jié)合了P和I的優(yōu)點，對于要求較高精度、需要消除靜差的過程控制較為有效?？刂破鹘邮諄碜詼囟葌鞲衅鞯男盘?，比較與設(shè)定值（700±5℃）的偏差，輸出控制信號給執(zhí)行器。（3）可能影響該溫度控制系統(tǒng)的擾動因素：進入反應(yīng)器的物料流量或初始溫度波動；反應(yīng)熱的變化（如反應(yīng)速率改