2025 年大学生物化工工艺（反应器放大设计）期末测试卷

2025年大学生物化工工艺（反应器放大设计）期末测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填入括号内）1.在反应器放大设计中，以下哪种方法不属于相似放大的范畴？（）A.几何相似放大B.动力学相似放大C.经验放大D.物理相似放大2.对于生物化工反应器，当放大倍数较大时，以下哪种因素对放大效果的影响最为显著？（）A.反应器的几何形状B.搅拌强度C.传热系数D.反应物料的流量3.在反应器放大过程中，为了保持反应体系的温度均匀，以下措施中效果最差的是（）。A.增加夹套换热面积B.提高搅拌转速C.改变反应器的材质D.采用内盘管换热4.生物化工工艺中，反应器的传质系数与以下哪个因素关系最为密切？（）A.反应温度B.反应物浓度C.搅拌功率D.反应器体积5.对于连续流动搅拌釜式反应器（CSTR）的放大设计，以下说法正确的是（）。A.只需保证几何相似即可B.要考虑物料停留时间分布的一致性C.放大倍数主要取决于反应速率D.传热问题无需特别关注6.在反应器放大设计中，若要保持反应体系的压力稳定，应重点考虑（）。A.反应器的密封性能B.进料压力的控制C.出料管道的阻力D.反应气体的流量7.生物化工反应器的放大过程中，以下哪种情况容易导致反应效率下降？（）A.放大后搅拌效果增强B.传热系数随放大倍数增加C.物料混合不均匀D.反应温度控制更精确8.对于固定床反应器的放大设计，关键在于（）。A.催化剂的装填方式B.床层高度的确定C.气体分布的均匀性D.以上都是9.在反应器放大设计中，考虑到生物反应的特点，以下哪种因素对放大的影响相对较小？（）A.微生物的生长特性B.反应体系的pH值C.反应器的材质颜色D.溶解氧浓度10.当进行生物化工工艺反应器放大时，为了验证放大后的效果，最可靠的方法是（）。A.理论计算B.中试实验C.查阅文献D.经验估算二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填入括号内）1.反应器放大设计中，相似放大需要满足的条件包括（）。A.几何相似B.运动相似C.动力相似D.热力学相似E.化学相似2.生物化工反应器放大过程中，可能会出现的问题有（）。A.传热传质效率降低B.反应选择性改变C.设备投资增加D.操作难度增大E.产品质量提高3.为了实现生物化工反应器的有效放大，可采取的措施有（）。A.优化反应器结构B.改进搅拌装置C.调整传热方式D.增加反应物浓度E.提高反应温度4.在反应器放大设计中，考虑反应体系的流体力学特性时，需要关注（）。A.流体的流速分布B.压力降C.气泡大小及分布D.液体的粘度变化E.物料的密度5.对于生物化工工艺中不同类型反应器的放大，以下说法正确的是（）。A.间歇式反应器放大主要考虑反应时间和传热B.连续流动搅拌釜式反应器放大要保证物料充分混合C.管式反应器放大重点在于管径和管长的确定D.固定床反应器放大需关注催化剂的性能保持E.流化床反应器放大要考虑颗粒的流化状态三、判断题（总共10题，每题2分，判断下列说法的对错，对的打√，错的打×）1.反应器放大设计中，只要保证几何相似，就能实现反应效果的相似。（）2.生物化工反应器放大时，传热系数会随着放大倍数的增加而减小。（）3.在反应器放大过程中，搅拌强度越大，反应效果一定越好。（）4.对于生物反应，反应器的放大倍数越大，微生物生长的环境越容易控制。（）5.反应器放大设计中，经验放大方法比相似放大方法更科学准确。（）6.固定床反应器放大时，催化剂的活性在放大过程中不会发生变化。（）7.生物化工工艺中，反应器的传质系数只与反应器的结构有关。（）8.在反应器放大过程中，为了降低成本，可以适当减少设备的安全裕度。（）9.对于连续流动搅拌釜式反应器，放大后物料停留时间的分布会发生改变。（）10.反应器放大设计中，只需要考虑反应过程中的化学因素，无需关注物理因素。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述反应器放大设计中相似放大的原理及步骤。2.生物化工反应器放大过程中，如何解决传热传质效率降低的问题？3.举例说明在反应器放大设计中，如何考虑反应体系的流体力学特性对反应的影响。五、综合分析题（总共2题，每题15分，请结合所学知识对以下问题进行综合分析）1.某生物化工企业计划将其现有的小型间歇式反应器放大为大型连续流动搅拌釜式反应器，用于生产某种生物制品。请分析在放大过程中可能遇到的问题，并提出相应的解决方案。2.对于一个生物化工工艺中的管式反应器，在放大设计时，已知原反应器管径为50mm，管长为2m，反应效果良好。现欲将其放大为管径100mm的反应器，试分析放大过程中需要考虑的因素，并说明如何进行放大设计以保证反应效果。答案：一、单项选择题1.C2.C3.C4.C5.B6.A7.C8.D9.C10.B二、多项选择题1.ABCE2.ABCD3.ABC4.ABCDE5.ABCDE三、判断题1.×2.√3.×4.×5.×6.×7.×8.×9.√10.×四、简答题1.相似放大原理：基于相似理论，通过保持反应器的几何、运动、动力等相似条件，使放大后的反应器与原反应器在反应特性上具有相似性。步骤：确定相似准则，建立相似模型，进行模型实验，根据相似关系将模型结果换算到实际反应器。2.增加传热面积，如采用夹套、内盘管等；提高搅拌强度，增强物料混合；优化反应器结构，改善传热传质路径；选择合适的传热介质，提高传热系数。3.例如在搅拌釜式反应器中，流体流速分布影响物料混合均匀性，进而影响反应效果。若流速分布不均，可能导致局部反应物浓度过高或过低，影响反应速率和选择性。设计时需通过优化搅拌装置，使流速分布更均匀。五、综合分析题1.可能问题：传热传质效率降低，物料混合不均匀，反应温度和pH值控制困难。解决方案：优化反应器结构，增加传热面积和搅拌强度；采用先进