2025年大学化学工程与工艺（化学工程设计）试题及答案

2025年大学化学工程与工艺（化学工程设计）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)w1.化学工程设计中，关于工艺流程选择的首要依据是（）A.生产成本B.产品质量C.原料来源D.反应原理w2.在化工设备选型时，不需要考虑的因素是（）A.设备的材质B.设备的价格C.设备的外观颜色D.设备的操作条件w3.化工管道布置时，应避免管道出现（）A.直角转弯B.适当的坡度C.合理的支撑D.必要的补偿装置w4.化工设计中，物料衡算的基础是（）A.能量守恒定律B.质量守恒定律C.动量守恒定律D.热量守恒定律w5.对于化工生产中的反应釜，其设计压力一般应（）操作压力。A.高于B.低于C.等于D.不确定w6.化工工厂的平面布局中，生活区应布置在（）A.主导风向上风侧B.主导风向下风侧C.与生产区平行位置D.任意位置w7.化工设计中，确定设备台数的依据是（）A.生产规模B.设备价格C.占地面积D.操作人员数量w8.化工管道的连接方式中，密封性最好的是（）A.螺纹连接B.焊接C.法兰连接D.承插连接w9.在化工工艺流程图中，仪表控制点用（）表示。A.方块B.圆圈C.三角形D.菱形w10.化工设计中，考虑安全因素时，应设置（）A.防火堤B.美观的围墙C.豪华的大门D.宽敞的道路第II卷（非选择题共70分）w11.（10分）简述化工工程设计的基本步骤。w12.（15分）在化工设备设计中，如何考虑设备的强度和刚度？w13.（15分）给出一段化工工艺流程的描述，要求分析其中存在的问题并提出改进措施。材料：某化工生产过程中，原料A经过反应釜1反应后得到中间产物B，B再进入反应釜2进一步反应得到产品C。反应釜1采用蒸汽加热，反应釜2采用电加热。反应过程中，反应釜1的温度控制不稳定，导致产品质量波动较大。w14.（15分）某化工项目拟采用新的工艺路线，已知新工艺的设备投资比旧工艺增加20%，但生产成本降低15%。旧工艺设备投资为1000万元，生产成本为800万元/年。假设项目寿命期为10年，基准收益率为10%，试对新工艺和旧工艺进行经济评价。w15.（15分）阐述化工工厂布局设计中应考虑的因素。答案：w1.D；w2.C；w3.A；w4.B；w5.A；w6.B；w7.A；w8.B；w9.B；w10.A。w11.化工工程设计基本步骤：首先进行项目规划与可行性研究，明确设计目标与要求；接着进行工艺流程设计，确定反应、分离等过程；然后进行设备选型与设计，计算设备参数；再进行管道布置设计；之后进行工厂平面布局设计；最后编制设计文件，包括图纸、说明书等。w12.考虑设备强度：根据工艺要求确定设备承受的压力、温度等载荷，依据材料力学原理计算所需的壁厚等尺寸，选择合适的材料保证强度。考虑刚度：通过合理设计设备结构，如增加支撑结构、优化形状等，防止设备在载荷作用下发生过度变形，影响正常运行。w13.存在问题：反应釜1温度控制不稳定，可能是温度控制系统不完善或加热方式不合理。改进措施：检查温度控制系统，优化控制算法；评估蒸汽加热系统，看是否存在蒸汽流量不稳定等问题，如有则进行改进；也可考虑增加温度监测点，实现更精确的温度控制。w14.旧工艺：设备投资1000万元，年生产成本800万元。总成本现值=1000+800×(P/A,10%,10)=1000+800×6.1446≈5915.68万元。新工艺：设备投资1000×(1+20%)=1200万元，年生产成本800×(1-15%)=680万元。总成本现值=1200+680×(P/A,10%,1)=1200+680×6.1446≈5378.33万元＜5915.68万元，新工艺经济上更优。w15.化工工厂布局设计应考虑因素：工艺流程顺畅，减少物料输送距离和能耗；考虑风向、