化工單元操作理論知識(shí)考核試題與答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.流體在圓形管道中流動(dòng)時(shí)，管中心流速最大，若為層流流動(dòng)，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為（）A.u=umaxB.u=0.8umaxC.u=0.5umaxD.u=0.75umax答案：C解析：層流時(shí)，平均流速是管中心最大流速的0.5倍。2.離心泵的揚(yáng)程是指（）A.實(shí)際的升揚(yáng)高度B.泵的吸液高度C.單位重量液體通過泵所獲得的能量D.液體出泵和進(jìn)泵的壓差換算成液柱高度答案：C解析：離心泵的揚(yáng)程是單位重量液體通過泵所獲得的能量。3.某二元混合物，進(jìn)料量為100kmol/h，xF=0.6，要求塔頂xD不小于0.9，則塔頂最大產(chǎn)量為（）A.60kmol/hB.66.7kmol/hC.90kmol/hD.100kmol/h答案：B解析：根據(jù)物料衡算，D=F×xF/xD=100×0.6/0.9≈66.7kmol/h。4.降塵室的生產(chǎn)能力與（）有關(guān)。A.降塵室的底面積和高度B.降塵室的底面積和沉降速度C.降塵室的高度和寬度D.降塵室的高度和沉降速度答案：B解析：降塵室生產(chǎn)能力V=A×ut，A是底面積，ut是沉降速度。5.過濾速率與（）成反比。A.過濾面積B.濾液黏度C.過濾推動(dòng)力D.濾餅厚度答案：B解析：過濾速率公式表明，過濾速率與濾液黏度成反比。6.對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式中普朗特?cái)?shù)Pr是表示（）的準(zhǔn)數(shù)。A.流體物性影響B(tài).自然對(duì)流影響C.強(qiáng)制對(duì)流影響D.湍流程度影響答案：A解析：普朗特?cái)?shù)Pr反映流體物性對(duì)傳熱的影響。7.精餾操作中，若其他條件都不變，只將塔頂?shù)倪^冷液體回流改為泡點(diǎn)回流，則塔頂產(chǎn)品組成xD變化為（）A.變小B.變大C.不變D.不確定答案：A解析：過冷液體回流改為泡點(diǎn)回流，回流比相對(duì)減小，塔頂產(chǎn)品組成會(huì)變小。8.吸收操作中，增加吸收劑用量，操作線的斜率（）A.增大B.減小C.不變D.不確定答案：A解析：吸收操作線方程斜率為L(zhǎng)/G，增加吸收劑用量L，斜率增大。9.以下哪種干燥過程不屬于非結(jié)合水分的去除（）A.表面汽化B.孔隙中水分汽化C.物料內(nèi)部水分?jǐn)U散D.物料表面的吸附水分汽化答案：D解析：物料表面的吸附水分屬于結(jié)合水分。10.板式塔中操作彈性最大的是（）A.篩板塔B.浮閥塔C.泡罩塔D.舌形塔答案：B解析：浮閥塔操作彈性較大。11.離心泵啟動(dòng)前灌泵是為了防止（）現(xiàn)象的發(fā)生。A.氣縛B.氣蝕C.漏液D.液泛答案：A解析：離心泵啟動(dòng)前灌泵是為防止氣縛。12.萃取操作中，選擇性系數(shù)β與精餾操作中（）相當(dāng)。A.揮發(fā)度B.相對(duì)揮發(fā)度C.精餾系數(shù)D.吸收系數(shù)答案：B解析：選擇性系數(shù)β與精餾中的相對(duì)揮發(fā)度相當(dāng)。13.套管換熱器中用飽和水蒸氣加熱空氣，傳熱管的壁溫接近（）A.蒸汽溫度B.空氣溫度C.蒸汽和空氣的平均溫度D.無(wú)法確定答案：A解析：蒸汽冷凝傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣對(duì)流傳熱系數(shù)，壁溫接近蒸汽溫度。14.對(duì)于逆流操作的吸收塔，其他條件不變，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，則（）A.吸收推動(dòng)力最大B.吸收率最高C.出塔吸收液濃度最高D.吸收液中溶質(zhì)濃度最低答案：C解析：吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，出塔吸收液濃度最高。15.流化床干燥器中，當(dāng)氣速增大到某一值時(shí)，顆粒開始流化，此氣速稱為（）A.臨界流化速度B.帶出速度C.操作氣速D.空塔氣速答案：A解析：此氣速為臨界流化速度。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.以下屬于流體輸送機(jī)械的有（）A.離心泵B.往復(fù)泵C.通風(fēng)機(jī)D.壓縮機(jī)答案：ABCD解析：離心泵、往復(fù)泵用于液體輸送，通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)用于氣體輸送。2.精餾塔的進(jìn)料熱狀況有（）A.冷液體進(jìn)料B.泡點(diǎn)進(jìn)料C.氣液混合進(jìn)料D.飽和蒸汽進(jìn)料E.過熱蒸汽進(jìn)料答案：ABCDE解析：這五種都是常見的進(jìn)料熱狀況。3.影響過濾速率的因素有（）A.過濾推動(dòng)力B.過濾面積C.濾餅厚度D.濾液黏度E.過濾介質(zhì)阻力答案：ABCDE解析：這些因素都會(huì)影響過濾速率。4.影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素有（）A.流體的種類和相變化情況B.流體的物性C.流體的流動(dòng)狀態(tài)D.流體流動(dòng)的原因E.傳熱面的形狀、大小和布置答案：ABCDE解析：這些都是影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素。5.萃取劑的選擇應(yīng)考慮的因素有（）A.選擇性B.溶解度C.物理性質(zhì)D.化學(xué)性質(zhì)E.回收的難易答案：ABCDE解析：選擇萃取劑時(shí)這些因素都需考慮。三、判斷題（每題1分，共10分）1.流體在管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則的平行運(yùn)動(dòng)。（）答案：對(duì)解析：層流時(shí)質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則平行運(yùn)動(dòng)。2.離心泵的效率隨流量的增大而增大。（）答案：錯(cuò)解析：離心泵效率先隨流量增大而增大，達(dá)到最大值后隨流量增大而減小。3.精餾塔內(nèi)，從塔頂?shù)剿?，溫度逐漸升高。（）答案：對(duì)解析：精餾塔內(nèi)從塔頂?shù)剿?，重組分增多，溫度逐漸升高。4.降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室的底面積和沉降速度有關(guān)，而與高度無(wú)關(guān)。（）答案：對(duì)解析：由降塵室生產(chǎn)能力公式可知與高度無(wú)關(guān)。5.過濾過程中，過濾阻力主要由過濾介質(zhì)阻力決定。（）答案：錯(cuò)解析：過濾后期，濾餅阻力起主要作用。6.對(duì)流傳熱系數(shù)只與流體的物性和流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。（）答案：錯(cuò)解析：還與傳熱面形狀、大小和布置等因素有關(guān)。7.吸收操作中，吸收劑用量越大，吸收效果越好，所以吸收劑用量越大越好。（）答案：錯(cuò)解析：吸收劑用量過大，會(huì)增加操作費(fèi)用等。8.干燥過程中，只要空氣的濕度不變，物料表面溫度就不變。（）答案：錯(cuò)解析：干燥過程中物料表面溫度還與干燥階段等因素有關(guān)。9.板式塔的操作彈性是指塔的最大處理量與最小處理量之比。（）答案：對(duì)解析：這是板式塔操作彈性的定義。10.萃取操作中，選擇性系數(shù)β越大，萃取效果越好。（）答案：對(duì)解析：選擇性系數(shù)β越大，分離效果越好。四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述離心泵的工作原理。答：離心泵啟動(dòng)前需灌滿被輸送的液體。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體在葉輪的帶動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生離心力。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被甩向葉輪外緣，在此過程中，液體獲得能量，靜壓能和動(dòng)能均增加。液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于泵殼流道逐漸擴(kuò)大，液體流速逐漸降低，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，于是液體以較高的壓力從泵的排出口進(jìn)入排出管路，輸送到所需的場(chǎng)所。與此同時(shí)，葉輪中心處由于液體被甩出而形成低壓區(qū)，在吸液池和葉輪中心處的壓差作用下，液體經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)被排出液體的位置，使離心泵能連續(xù)不斷地工作。2.什么是精餾操作的回流比？回流比的大小對(duì)精餾操作有何影響？答：回流比是指精餾塔內(nèi)回流量與塔頂產(chǎn)品量之比，即R=L/D（L為回流量，D為塔頂產(chǎn)品量）?；亓鞅鹊拇笮?duì)精餾操作影響很大。當(dāng)回流比增大時(shí)，精餾段操作線斜率增大，提餾段操作線斜率減小，精餾段和提餾段的傳質(zhì)推動(dòng)力增大，精餾塔的分離效果提高，塔頂產(chǎn)品組成xD增大，塔底產(chǎn)品組成xW減小，但同時(shí)塔內(nèi)上升蒸汽量和下降液體量都增加，塔的熱負(fù)荷增大，能耗增加，設(shè)備投資和操作費(fèi)用也相應(yīng)增加。當(dāng)回流比減小時(shí)，分離效果變差，塔頂產(chǎn)品組成xD減小，塔底產(chǎn)品組成xW增大，但能耗降低。3.簡(jiǎn)述過濾操作的基本原理。答：過濾是利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（過濾介質(zhì)），在一定的壓力差推動(dòng)下，使懸浮液中的液體通過過濾介質(zhì)成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)上形成濾餅的過程。過濾操作時(shí)，懸浮液置于過濾介質(zhì)一側(cè)，在壓力差的作用下，液體克服過濾介質(zhì)和濾餅的阻力，通過過濾介質(zhì)的孔道流出，而固體顆粒則被截留在過濾介質(zhì)表面，隨著過濾的進(jìn)行，濾餅逐漸增厚，過濾阻力也不斷增大。4.影響干燥速率的因素有哪些？答：影響干燥速率的因素主要有以下幾方面：（1）物料的性質(zhì)和形狀：包括物料的種類、含水量、結(jié)構(gòu)、粒度等。不同物料的干燥特性不同，物料的粒度越小，干燥速率越快。（2）干燥介質(zhì)的條件：干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速和流動(dòng)方式等對(duì)干燥速率有顯著影響。提高干燥介質(zhì)的溫度、降低濕度、增大流速都能提高干燥速率。（3）干燥器的類型和結(jié)構(gòu)：不同類型的干燥器，其干燥機(jī)理和傳熱、傳質(zhì)方式不同，對(duì)干燥速率有影響。干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)影響物料與干燥介質(zhì)的接觸情況和流動(dòng)狀況，從而影響干燥速率。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.用離心泵將水從敞口水池輸送到高位槽。已知高位槽的水面比水池水面高15m，管路為φ57×3.5mm的鋼管，管長(zhǎng)為100m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。水的流量為15m3/h，水的密度為1000kg/m3，黏度為1×10?3Pa·s，鋼管的絕對(duì)粗糙度ε=0.2mm。求離心泵的揚(yáng)程。解：（1）首先計(jì)算管內(nèi)流速u管內(nèi)徑d=572×3.5=50mm=0.05m流量V=15m3/h=15/3600m3/s根據(jù)u=V/(πd2/4)，可得u=(15/3600)/(π×0.052/4)≈2.12m/s（2）計(jì)算雷諾數(shù)ReRe=duρ/μ=0.05×2.12×1000/(1×10?3)=1.06×10?（3）計(jì)算相對(duì)粗糙度ε/dε/d=0.2/50=0.004查莫狄圖得λ=0.03（4）計(jì)算管路的壓頭損失hfhf=λ(l+le)/d×u2/2g=0.03×100/0.05×2.122/(2×9.81)≈13.7m（5）根據(jù)柏努利方程計(jì)算離心泵的揚(yáng)程H以水池水面為11截面，高位槽水面為22截面，兩截面均為敞口，p1=p2，u1≈0，u2≈0H=z2z1+hf=15+13.7=28.7m答：離心泵的揚(yáng)程為28.7m。2.在一連續(xù)精餾塔中分離某二元理想溶液。已知進(jìn)料量F=100kmol/h，進(jìn)料組成xF=0.5（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂餾出液組成xD=0.9，塔底釜液組成xW=0.1，回流比R=2。求：（1）塔頂產(chǎn)品量D和塔底產(chǎn)品量W；（2）精餾段操作線方程；（3）提餾段操作線方程。解：（1）根據(jù)物料衡算總物料衡算：F=D+W易揮發(fā)組分物料衡算：FxF=DxD+WxW將F=100kmol/h，xF=0.5，xD=0.9，xW=0.1代入上述方程100=D+W100×0.5=0.9D+0.1W解方程組得：D=50kmol/h，W=50kmol/h（2）精餾段操作線方程精餾段操作線方程為y(n+1)=[R/(R+1)]xn+[1/(R+1)]xD已知R=2，xD=0.9y(n+1)=[2/(2+1)]xn+[1/(2+1)]×0.9y(n+1)=(2/3)xn+0.3（3）提餾段操作線方程因?yàn)檫M(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1L'=L+qF=RD+F=2×50+100=200