2025年大學(xué)生物化工工藝（反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)）期末測(cè)試卷

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______一、單項(xiàng)選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填入括號(hào)內(nèi)）1.在反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，以下哪種方法不屬于相似放大的范疇？（）A.幾何相似放大B.動(dòng)力學(xué)相似放大C.經(jīng)驗(yàn)放大D.物理相似放大2.對(duì)于生物化工反應(yīng)器，當(dāng)放大倍數(shù)較大時(shí)，以下哪種因素對(duì)放大效果的影響最為顯著？（）A.反應(yīng)器的幾何形狀B.攪拌強(qiáng)度C.傳熱系數(shù)D.反應(yīng)物料的流量3.在反應(yīng)器放大過(guò)程中，為了保持反應(yīng)體系的溫度均勻，以下措施中效果最差的是（）。A.增加夾套換熱面積B.提高攪拌轉(zhuǎn)速C.改變反應(yīng)器的材質(zhì)D.采用內(nèi)盤(pán)管換熱4.生物化工工藝中，反應(yīng)器的傳質(zhì)系數(shù)與以下哪個(gè)因素關(guān)系最為密切？（）A.反應(yīng)溫度B.反應(yīng)物濃度C.攪拌功率D.反應(yīng)器體積5.對(duì)于連續(xù)流動(dòng)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）的放大設(shè)計(jì)，以下說(shuō)法正確的是（）。A.只需保證幾何相似即可B.要考慮物料停留時(shí)間分布的一致性C.放大倍數(shù)主要取決于反應(yīng)速率D.傳熱問(wèn)題無(wú)需特別關(guān)注6.在反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，若要保持反應(yīng)體系的壓力穩(wěn)定，應(yīng)重點(diǎn)考慮（）。A.反應(yīng)器的密封性能B.進(jìn)料壓力的控制C.出料管道的阻力D.反應(yīng)氣體的流量7.生物化工反應(yīng)器的放大過(guò)程中，以下哪種情況容易導(dǎo)致反應(yīng)效率下降？（）A.放大后攪拌效果增強(qiáng)B.傳熱系數(shù)隨放大倍數(shù)增加C.物料混合不均勻D.反應(yīng)溫度控制更精確8.對(duì)于固定床反應(yīng)器的放大設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于（）。A.催化劑的裝填方式B.床層高度的確定C.氣體分布的均勻性D.以上都是9.在反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，考慮到生物反應(yīng)的特點(diǎn)，以下哪種因素對(duì)放大的影響相對(duì)較??？（）A.微生物的生長(zhǎng)特性B.反應(yīng)體系的pH值C.反應(yīng)器的材質(zhì)顏色D.溶解氧濃度10.當(dāng)進(jìn)行生物化工工藝反應(yīng)器放大時(shí)，為了驗(yàn)證放大后的效果，最可靠的方法是（）。A.理論計(jì)算B.中試實(shí)驗(yàn)C.查閱文獻(xiàn)D.經(jīng)驗(yàn)估算二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題5分，每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，請(qǐng)將正確答案填入括號(hào)內(nèi)）1.反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，相似放大需要滿(mǎn)足的條件包括（）。A.幾何相似B.運(yùn)動(dòng)相似C.動(dòng)力相似D.熱力學(xué)相似E.化學(xué)相似2.生物化工反應(yīng)器放大過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題有（）。A.傳熱傳質(zhì)效率降低B.反應(yīng)選擇性改變C.設(shè)備投資增加D.操作難度增大E.產(chǎn)品質(zhì)量提高3.為了實(shí)現(xiàn)生物化工反應(yīng)器的有效放大，可采取的措施有（）。A.優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)B.改進(jìn)攪拌裝置C.調(diào)整傳熱方式D.增加反應(yīng)物濃度E.提高反應(yīng)溫度4.在反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，考慮反應(yīng)體系的流體力學(xué)特性時(shí)，需要關(guān)注（）。A.流體的流速分布B.壓力降C.氣泡大小及分布D.液體的粘度變化E.物料的密度5.對(duì)于生物化工工藝中不同類(lèi)型反應(yīng)器的放大，以下說(shuō)法正確的是（）。A.間歇式反應(yīng)器放大主要考慮反應(yīng)時(shí)間和傳熱B.連續(xù)流動(dòng)攪拌釜式反應(yīng)器放大要保證物料充分混合C.管式反應(yīng)器放大重點(diǎn)在于管徑和管長(zhǎng)的確定D.固定床反應(yīng)器放大需關(guān)注催化劑的性能保持E.流化床反應(yīng)器放大要考慮顆粒的流化狀態(tài)三、判斷題（總共10題，每題2分，判斷下列說(shuō)法的對(duì)錯(cuò)，對(duì)的打√，錯(cuò)的打×）1.反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，只要保證幾何相似，就能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)效果的相似。（）2.生物化工反應(yīng)器放大時(shí)，傳熱系數(shù)會(huì)隨著放大倍數(shù)的增加而減小。（）3.在反應(yīng)器放大過(guò)程中，攪拌強(qiáng)度越大，反應(yīng)效果一定越好。（）4.對(duì)于生物反應(yīng)，反應(yīng)器的放大倍數(shù)越大，微生物生長(zhǎng)的環(huán)境越容易控制。（）5.反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，經(jīng)驗(yàn)放大方法比相似放大方法更科學(xué)準(zhǔn)確。（）6.固定床反應(yīng)器放大時(shí)，催化劑的活性在放大過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變化。（）7.生物化工工藝中，反應(yīng)器的傳質(zhì)系數(shù)只與反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。（）8.在反應(yīng)器放大過(guò)程中，為了降低成本，可以適當(dāng)減少設(shè)備的安全裕度。（）9.對(duì)于連續(xù)流動(dòng)攪拌釜式反應(yīng)器，放大后物料停留時(shí)間的分布會(huì)發(fā)生改變。（）10.反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，只需要考慮反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)因素，無(wú)需關(guān)注物理因素。（）四、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題10分，請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中相似放大的原理及步驟。2.生物化工反應(yīng)器放大過(guò)程中，如何解決傳熱傳質(zhì)效率降低的問(wèn)題？3.舉例說(shuō)明在反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)中，如何考慮反應(yīng)體系的流體力學(xué)特性對(duì)反應(yīng)的影響。五、綜合分析題（總共2題，每題15分，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行綜合分析）1.某生物化工企業(yè)計(jì)劃將其現(xiàn)有的小型間歇式反應(yīng)器放大為大型連續(xù)流動(dòng)攪拌釜式反應(yīng)器，用于生產(chǎn)某種生物制品。請(qǐng)分析在放大過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案。2.對(duì)于一個(gè)生物化工工藝中的管式反應(yīng)器，在放大設(shè)計(jì)時(shí)，已知原反應(yīng)器管徑為50mm，管長(zhǎng)為2m，反應(yīng)效果良好?，F(xiàn)欲將其放大為管徑100mm的反應(yīng)器，試分析放大過(guò)程中需要考慮的因素，并說(shuō)明如何進(jìn)行放大設(shè)計(jì)以保證反應(yīng)效果。答案：一、單項(xiàng)選擇題1.C2.C3.C4.C5.B6.A7.C8.D9.C10.B二、多項(xiàng)選擇題1.ABCE2.ABCD3.ABC4.ABCDE5.ABCDE三、判斷題1.×2.√3.×4.×5.×6.×7.×8.×9.√10.×四、簡(jiǎn)答題1.相似放大原理：基于相似理論，通過(guò)保持反應(yīng)器的幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力等相似條件，使放大后的反應(yīng)器與原反應(yīng)器在反應(yīng)特性上具有相似性。步驟：確定相似準(zhǔn)則，建立相似模型，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)，根據(jù)相似關(guān)系將模型結(jié)果換算到實(shí)際反應(yīng)器。2.增加傳熱面積，如采用夾套、內(nèi)盤(pán)管等；提高攪拌強(qiáng)度，增強(qiáng)物料混合；優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，改善傳熱傳質(zhì)路徑；選擇合適的傳熱介質(zhì)，提高傳熱系數(shù)。3.例如在攪拌釜式反應(yīng)器中，流體流速分布影響物料混合均勻性，進(jìn)而影響反應(yīng)效果。若流速分布不均，可能導(dǎo)致局部反應(yīng)物濃度過(guò)高或過(guò)低，影響反應(yīng)速率和選擇性。設(shè)計(jì)時(shí)需通過(guò)優(yōu)化攪拌裝置，使流速分布更均勻。五、綜合分析題1.可能問(wèn)題：傳熱傳質(zhì)效率降低，物料混合不均勻，反應(yīng)溫度和pH值控制困難。解決方案：優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，增加傳熱面積和攪拌強(qiáng)度；采用先進(jìn)