2025年專升本化學(xué)工程專業(yè)化工原理模擬試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有四個(gè)選項(xiàng)，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.依據(jù)連續(xù)性方程，對(duì)于圓形管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)的不可壓縮流體，流速與管徑的關(guān)系是（）。A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比2.流體在圓形直管內(nèi)做層流流動(dòng)時(shí)，其流體的流型改變?yōu)橥牧?，管徑減小一半，其他條件不變，則臨界雷諾數(shù)（Recr）將（）。A.不變B.約為原來(lái)的一半C.約為原來(lái)的兩倍D.約為原來(lái)的四倍3.離心泵銘牌上標(biāo)明的揚(yáng)程是指（）。A.將水提升的高度B.泵出口與入口之間的靜壓頭差C.水經(jīng)過(guò)泵后機(jī)械能的增加D.泵提供的總能量頭4.在恒定總傳熱通量下，增大管壁熱阻，則管內(nèi)壁對(duì)流傳熱系數(shù)（α?）將（）。A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定5.對(duì)于平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，在其他條件不變的情況下，若壁厚減半，則傳熱熱阻將（）。A.不變B.減半C.增加一倍D.減少到原來(lái)的四分之一6.在間壁式換熱器中，冷、熱流體的溫度差沿傳熱面變化，為減少熱損失并提高傳熱效率，通常采用（）。A.并流B.逆流C.錯(cuò)流D.聲流7.在雙組分理想溶液的蒸餾塔中，若要提高輕組分的回收率，應(yīng)采取的措施是（）。A.降低塔頂壓力B.提高塔頂壓力C.增大回流比D.減小回流比8.氣體在液相中的溶解度一般隨（）的升高而（）。A.壓力；升高B.壓力；降低C.溫度；升高D.溫度；降低9.過(guò)濾操作中，濾餅體積與濾液體積之比（Vc/Vf）稱為（）。A.濾餅壓縮性指數(shù)B.過(guò)濾常數(shù)C.比阻D.層流過(guò)濾常數(shù)10.下列單元操作中，屬于傳質(zhì)過(guò)程的是（）。A.過(guò)濾B.混合C.蒸發(fā)D.吸收二、填空題（每空1分，共20分）1.流體流動(dòng)的類型根據(jù)雷諾數(shù)不同可分為_(kāi)_____流和______流。2.伯努利方程實(shí)質(zhì)上是______守恒和______守恒在流體流動(dòng)中的具體體現(xiàn)。3.水的粘度隨溫度升高而______，氣體的粘度隨溫度升高而______。4.離心泵啟動(dòng)前必須先向泵內(nèi)______，否則會(huì)產(chǎn)生______現(xiàn)象。5.傳熱的基本方式有______、______和______三種。6.對(duì)流傳熱系數(shù)通常遠(yuǎn)大于______熱系數(shù)，這是因?yàn)槠鋵?duì)流換熱過(guò)程除涉及熱量傳遞外，還涉及______傳遞。7.在傳熱計(jì)算中，為克服溫度差沿程變化的影響，常采用______或______進(jìn)行溫度差計(jì)算。8.蒸餾操作的依據(jù)是混合物中各組分______的差異。9.在吸收過(guò)程中，氣相中溶質(zhì)的分壓與液相中溶質(zhì)的平衡分壓之差稱為_(kāi)_____。10.過(guò)濾操作的推動(dòng)力是______差或______差。三、計(jì)算題（每小題10分，共30分）1.某離心泵輸送密度為1200kg/m3的液體，流量為50m3/h，泵的出口壓力表讀數(shù)為0.5MPa（表壓），入口真空表讀數(shù)為0.02MPa（真空），泵的入口與出口管徑分別為150mm和100mm。若泵的效率為70%，試求該泵的軸功率（忽略管路損失）。2.一平壁厚度為0.1m，內(nèi)表面溫度為150°C，外表面溫度為50°C。已知內(nèi)壁的導(dǎo)熱系數(shù)為50W/(m·K)，外壁的導(dǎo)熱系數(shù)為20W/(m·K)。試求通過(guò)該平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱流密度，并說(shuō)明熱阻主要集中在哪一側(cè)。3.在一個(gè)逆流操作的套管式換熱器中，熱水在管內(nèi)流動(dòng)，平均溫度為120°C，對(duì)流傳熱系數(shù)為1200W/(m2·K)。冷水在管外流動(dòng)，平均溫度為20°C，對(duì)流傳熱系數(shù)為800W/(m2·K)。若管壁熱阻和管壁厚度可忽略，試估算該換熱器的對(duì)數(shù)平均溫度差（LMTD）。四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述影響液體粘度的因素。2.簡(jiǎn)述精餾操作中，回流比的大小對(duì)塔的操作和分離效果的影響。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.B5.B6.B7.C8.A9.C10.D二、填空題1.層流；湍流2.動(dòng)能；勢(shì)能3.降低；升高4.充滿；氣縛5.傳導(dǎo)；對(duì)流；輻射6.傳導(dǎo)；質(zhì)量7.對(duì)數(shù)平均溫差；有效平均溫差8.沸點(diǎn)（或飽和蒸汽壓）9.推動(dòng)力（或驅(qū)動(dòng)力）10.壓力；濃度三、計(jì)算題1.解：1.計(jì)算流速：Q=50m3/h=50/3600m3/s=1.39×10?2m3/sA?=πd?2/4=π(0.15)2/4=1.77×10?2m2u?=Q/A?=1.39×10?2/1.77×10?2=0.785m/sA?=πd?2/4=π(0.1)2/4=7.85×10?3m2u?=Q/A?=1.39×10?2/7.85×10?3=1.77m/s2.計(jì)算揚(yáng)程：ΔP=0.5MPa(表壓)+0.02MPa(真空)=0.52MPa=0.52×10?PaH_靜壓=ΔP/(ρg)=0.52×10?/(1200×9.81)=35.1mH_動(dòng)壓?=(ρu?2)/2g=(1200×0.7852)/(2×9.81)=38.0mH_動(dòng)壓?=(ρu?2)/2g=(1200×1.772)/(2×9.81)=191.9mH_揚(yáng)程=H_靜壓+(H_動(dòng)壓?-H_動(dòng)壓?)=35.1+(191.9-38.0)=191.0m3.計(jì)算軸功率：N_shaft=N_電/η=ρgQH_揚(yáng)程/ηN_shaft=1200×9.81×1.39×10?2×191.0/0.7=3.74kW2.解：1.計(jì)算各層熱阻：R?=δ?/(λ?A)=0.1/(50×1)=0.002m2·K/WR?=δ?/(λ?A)=0.1/(20×1)=0.005m2·K/W2.計(jì)算總熱阻：R_total=R?+R?=0.002+0.005=0.007m2·K/W3.計(jì)算熱流密度：q=(T?-T?)/R_total=(150-50)/0.007=10714W/m24.結(jié)論：由于R?>R?，熱阻主要集中在外壁。3.解：1.確定較大和較小對(duì)流傳熱系數(shù)：α?=1200W/(m2·K)(水)，α?=800W/(m2·K)(冷水)2.計(jì)算熱阻：R?=1/α?=1/1200=0.000833m2·K/WR?=1/α?=1/800=0.00125m2·K/W3.計(jì)算R?/(R?+R?)和R?/(R?+R?)：R?/(R?+R?)=0.000833/(0.000833+0.00125)=0.40R?/(R?+R?)=0.00125/(0.000833+0.00125)=0.604.計(jì)算LMTD：ΔT?=T_h-T_c=120-20=100°CΔT?=T_h'-T_c'=(120-ΔT_m)-(20+ΔT_m)=100-2ΔT_m（假設(shè)逆流）ΔT_m=(ΔT?-ΔT?)/ln(ΔT?/ΔT?)=(100-(100-2ΔT_m))/ln(100/(100-2ΔT_m))ΔT_m=(2ΔT_m)/ln(100/(100-2ΔT_m))由于α?/α?>1，采用修正系數(shù)法：ε=(α?-α?)/(α?+α?)=(1200-800)/(1200+800)=0.286ΔT_m=(T_h-T_c)/[ln((T_h-T_c')/(T_h'-T_c'))]/[1+ε/ln(α?/α?)]ΔT_m=100/[ln((120-(20+ΔT_m))/((120-ΔT_m)-20))]/[1+0.286/ln(1200/800)]ΔT_m=100/[ln((100-ΔT_m)/(100-ΔT_m))]/[1+0.286/ln(1.5)]ΔT_m=100/[ln(1)/ln(1.5)]/[1+0.286/0.405]≈100/[0/0.405]/[1+0.707]ΔT_m=100/0.707≈141.4°C(此計(jì)算方法復(fù)雜，通常使用圖表或迭代法，此處為示意性簡(jiǎn)化推導(dǎo)，實(shí)際考試可能直接給出公式或簡(jiǎn)化條件)*更正簡(jiǎn)化思路：若假設(shè)近似等溫差，或使用ε法查表，LMTD會(huì)略小于100/ln(1.5)=41.4°C，實(shí)際約為41-50°C范圍。此處按簡(jiǎn)化公式推算結(jié)果偏大，僅作解析思路演示。**采用ε法查表簡(jiǎn)化：ε=(α?-α?)/(α?+α?)=0.286,(α?/α?)=1.5,(Th-Tc)/(Th'-Tc')=100/100=1。查ε-NTU表得NTU=(Th-Tc)/ΔTm=1/ε=1/0.286≈3.5。LMTD=(Th-Tc)/NTU=100/3.5≈28.6°C。此為常見(jiàn)簡(jiǎn)化估算值。**此處采用更常用的ε法簡(jiǎn)化估算：ε=(α?-α?)/(α?+α?)=0.286,(α?/α?)=1.5,(Th-Tc)/(Th'-Tc')=100/100=1。查ε-NTU表得NTU=(Th-Tc)/ΔTm=1/ε=1/0.286≈3.5。LMTD=(Th-Tc)/NTU=100/3.5≈28.6°C。*四、簡(jiǎn)答題1.影響液體粘度的因素主要有：*溫度：對(duì)液體而言，溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，內(nèi)摩擦力減小，粘度降低。*壓力：對(duì)液體而言，壓力升高，分子間距減小，內(nèi)聚力增加，粘度略有升高，但影響通常較小。*物質(zhì)種類：不同液體的分子結(jié)構(gòu)、分子間作用力不同，粘度差異很大。分子量一般越大，粘度越高；分子間作用力（如氫鍵）越強(qiáng)，粘度也越高。2.回流比（R）的大小對(duì)精餾塔操作和分離效果的影響：*回流比增大：*塔頂產(chǎn)品純度（x_D）提高。*塔底殘液純度（x_W）降低。*塔的分離效率提高（platesefficiencyincreases）。