(2025年)化工原理試題庫(含答案)一、選擇題（每題3分，共30分）1.某流體在內(nèi)徑為80mm的圓管中作穩(wěn)定流動，流速為0.5m/s，若流體密度為900kg/m3，粘度為0.0015Pa·s，則其雷諾數(shù)Re為（）。A.24000（湍流）B.24000（層流）C.12000（湍流）D.12000（層流）2.離心泵啟動前未充滿液體，會導(dǎo)致（）。A.氣蝕現(xiàn)象B.氣縛現(xiàn)象C.揚(yáng)程升高D.軸功率增大3.某逆流換熱器中，熱流體進(jìn)口溫度120℃，出口80℃；冷流體進(jìn)口30℃，出口70℃，則對數(shù)平均溫差Δtm為（）。A.45.5℃B.50℃C.55℃D.60℃4.精餾操作中，若進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q=1.2，則進(jìn)料為（）。A.冷液體B.飽和液體C.氣液混合物D.飽和蒸汽5.吸收操作中，若亨利系數(shù)E增大，其他條件不變，則相平衡常數(shù)m（）。A.增大B.減小C.不變D.無法確定6.用板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，若過濾壓力加倍，濾餅不可壓縮，則過濾速率變?yōu)樵瓉淼模ǎ?。A.2倍B.√2倍C.4倍D.1/2倍7.流化床中，當(dāng)氣速達(dá)到（）時(shí)，顆粒開始流化；當(dāng)氣速超過（）時(shí)，顆粒被帶出床層。A.臨界流化速度，帶出速度B.帶出速度，臨界流化速度C.最小流化速度，終端速度D.終端速度，最小流化速度8.某雙組分理想物系的相對揮發(fā)度α=2.5，若液相中易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù)x=0.4，則與之平衡的氣相摩爾分?jǐn)?shù)y=（）。A.0.571B.0.625C.0.714D.0.8339.對流傳熱中，努塞爾數(shù)Nu的物理意義是（）。A.慣性力與粘性力之比B.導(dǎo)熱與對流換熱之比C.動量擴(kuò)散與熱量擴(kuò)散之比D.浮升力與粘性力之比10.干燥過程中，當(dāng)物料表面溫度等于空氣濕球溫度時(shí)，處于（）。A.預(yù)熱階段B.恒速干燥階段C.降速干燥階段D.平衡階段二、填空題（每空2分，共20分）1.流體在圓管中作層流流動時(shí)，其平均流速為管中心最大流速的__________倍；湍流時(shí)，平均流速約為最大流速的__________倍（取常見近似值）。2.離心泵的性能曲線包括__________、__________和效率-流量曲線。3.總傳熱系數(shù)K的倒數(shù)等于各層熱阻之和，即1/K=1/α?+Σ(δ/λ)+1/α?，其中α?為__________，α?為__________。4.精餾塔操作中，若回流比R增大，理論板數(shù)N__________（填“增大”“減小”或“不變”）；若進(jìn)料位置上移（靠近塔頂），則塔頂產(chǎn)品純度__________（填“升高”“降低”或“不變”）。5.吸收塔的最小液氣比(L/V)min計(jì)算公式為__________，實(shí)際操作液氣比通常取(L/V)min的__________倍。三、計(jì)算題（共50分）1.流體流動與輸送（12分）用離心泵將20℃清水從敞口低位槽輸送至高位槽（表壓為50kPa），兩槽液面高度差為10m。管道為φ57×3.5mm（內(nèi)徑50mm）的鋼管，總長度（包括局部阻力當(dāng)量長度）為80m，摩擦系數(shù)λ=0.02。已知流量為12m3/h，水的密度ρ=1000kg/m3，粘度μ=0.001Pa·s。試求：（1）管道內(nèi)水的流速；（2）離心泵的揚(yáng)程；（3）若泵的效率為75%，求軸功率。2.傳熱計(jì)算（12分）某列管式換熱器用120℃飽和水蒸氣加熱某有機(jī)液體（常壓），有機(jī)液體進(jìn)口溫度20℃，出口溫度80℃，流量為5000kg/h，比熱容c?=2.5kJ/(kg·℃)。換熱器的總傳熱系數(shù)K=300W/(m2·K)，假設(shè)水蒸氣側(cè)相變熱為2200kJ/kg，忽略熱損失。試求：（1）有機(jī)液體吸收的熱量；（2）水蒸氣的消耗量；（3）換熱器的傳熱面積（逆流）。3.精餾塔計(jì)算（12分）某雙組分理想溶液在常壓下精餾，物系相對揮發(fā)度α=2.0，原料液中易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù)x_F=0.4（泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1），塔頂餾出液x_D=0.95，塔底釜液x_W=0.05。操作回流比R=2.5，塔頂采用全凝器。試求：（1）最小回流比Rmin；（2）精餾段操作線方程；（3）提餾段操作線方程（假設(shè)q線方程已知）。4.吸收塔計(jì)算（10分）在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收空氣中的SO?。入塔氣體中SO?摩爾分?jǐn)?shù)為0.05，吸收率為90%，操作液氣比(L/V)=2.0，相平衡關(guān)系為y=1.5x（y、x為摩爾分?jǐn)?shù)）。試求：（1）出塔液相中SO?的摩爾分?jǐn)?shù)x?；（2）氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N?G（用對數(shù)平均推動力法）。5.干燥過程計(jì)算（4分）某濕物料初始含水量為20%（濕基），干燥后含水量為5%（濕基），濕物料處理量為1000kg/h。試求：（1）水分蒸發(fā)量W；（2）干物料處理量G_c。答案一、選擇題1.A（Re=duρ/μ=0.08×0.5×900/0.0015=24000>4000，湍流）2.B（未充滿液體會導(dǎo)致泵內(nèi)氣體無法排出，無法形成足夠真空，即氣縛）3.A（Δt1=120-70=50℃，Δt2=80-30=50℃，Δtm=(50-50)/ln(50/50)→當(dāng)Δt1=Δt2時(shí)，Δtm=Δt1=50℃？實(shí)際應(yīng)為(50+50)/2=50℃，但嚴(yán)格計(jì)算：若Δt1=120-70=50，Δt2=80-30=50，Δtm=50℃?？赡茴}目數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)為50℃，但原題選項(xiàng)可能有誤，正確應(yīng)為50℃，選B）（注：原題可能數(shù)據(jù)調(diào)整，正確計(jì)算應(yīng)為Δt1=120-70=50℃，Δt2=80-30=50℃，Δtm=50℃，故第3題正確答案為B）4.A（q>1為冷液體，q=1為飽和液體，0<q<1為氣液混合，q=0為飽和蒸汽，q<0為過熱蒸汽）5.A（m=E/P，P不變時(shí)E增大則m增大）6.B（過濾速率與√Δp成正比，Δp加倍則速率變?yōu)椤?倍）7.A（臨界流化速度為開始流化的最小氣速，帶出速度為顆粒被氣流帶走的速度）8.A（y=αx/[1+(α-1)x]=2.5×0.4/[1+1.5×0.4]=1/1.6=0.625？計(jì)算錯(cuò)誤：2.5×0.4=1，分母1+1.5×0.4=1.6，y=1/1.6=0.625，正確答案為B）（注：第8題正確計(jì)算：y=αx/(1+(α-1)x)=2.5×0.4/(1+1.5×0.4)=1/(1+0.6)=1/1.6=0.625，選B）9.B（Nu=hL/λ，反映對流換熱與導(dǎo)熱的相對強(qiáng)度）10.B（恒速干燥階段，物料表面為濕球溫度）二、填空題1.0.5；0.8（湍流時(shí)近似為0.8~0.82）2.揚(yáng)程-流量（H-Q）；軸功率-流量（N-Q）3.管內(nèi)側(cè)對流傳熱系數(shù)；管外側(cè)對流傳熱系數(shù)（或反之，視換熱器結(jié)構(gòu)而定，通常α?為管程，α?為殼程）4.減?。唤档停ㄟM(jìn)料上移可能導(dǎo)致提餾段分離能力不足，塔底重組分上移，塔頂純度降低）5.(L/V)min=(y?-y?)/(y?/m-y?)（或(y?-y?)/(x?-x?)，x?=0時(shí)為y?/(m)）；1.1~2.0三、計(jì)算題1.流體流動與輸送（1）流速u=V/(πd2/4)=12/(3600×0.785×0.052)=12/(3600×0.0019625)=12/7.065≈1.699m/s≈1.7m/s（2）伯努利方程：H=Δz+Δp/(ρg)+Σh_fΔz=10m，Δp=50×103Pa，Σh_f=λ(l/d)(u2/2g)=0.02×(80/0.05)×(1.72)/(2×9.81)=0.02×1600×2.89/19.62≈0.02×1600×0.1473≈4.714mH=10+(50×103)/(1000×9.81)+4.714≈10+5.097+4.714≈19.81m≈19.8m（3）軸功率N=ρgQH/η=1000×9.81×(12/3600)×19.81/0.75≈1000×9.81×0.003333×19.81/0.75≈(1000×9.81×0.06603)/0.75≈647.7/0.75≈863.6W≈0.864kW2.傳熱計(jì)算（1）Q=G_c?Δt=5000×2.5×(80-20)=5000×2.5×60=750000kJ/h=208333.3W（2）水蒸氣消耗量D=Q/r=750000/2200≈340.9kg/h（3）逆流時(shí)，熱流體（蒸汽）溫度120℃（恒溫），冷流體進(jìn)口20℃，出口80℃，Δt1=120-80=40℃，Δt2=120-20=100℃，Δtm=(100-40)/ln(100/40)=60/0.9163≈65.5℃A=Q/(KΔtm)=208333.3/(300×65.5)≈208333.3/19650≈10.6m23.精餾塔計(jì)算（1）泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，q線垂直，與平衡線交點(diǎn)x=0.4，y=αx/(1+(α-1)x)=2×0.4/(1+1×0.4)=0.8/1.4≈0.571Rmin=(x_D-y_q)/(y_q-x_q)=(0.95-0.571)/(0.571-0.4)=0.379/0.171≈2.216（2）精餾段操作線方程：y=(R/(R+1))x+x_D/(R+1)=2.5/3.5x+0.95/3.5≈0.714x+0.271（3）提餾段操作線方程需先求L'、V'：L=RD=2.5D，V=(R+1)D=3.5D；q=1時(shí)L'=L+F=2.5D+F，V'=V=3.5D（假設(shè)F=D+W，物料平衡：F×0.4=D×0.95+W×0.05，設(shè)F=1kmol/h，則0.4=0.95D+0.05(1-D)→0.4=0.95D+0.05-0.05D→0.35=0.9D→D≈0.389kmol/h，W=0.611kmol/h；L'=2.5×0.389+1≈1.972kmol/h，V'=3.5×0.389≈1.362kmol/h；提餾段操作線方程：y=(L'/V')x-(W/V')x_W=(1.972/1.362)x-(0.611/1.362)×0.05≈1.448x-0.022）4.吸收塔計(jì)算（1）入塔y?=0.05，y?=y?(1-η)=0.05×0.1=0.005；物料平衡：V(y?-y?)=L(x?-x?)，x?=0，故x?=V(y?-y?)/L=(y?-y?)/(L/V)=(0.05-0.005)/2=0.045/2=0.0225（2）Δy?=y?-y?=0.05-1.5×0.0225=0.05-0.03375=0.01625；Δy?=y?-y?=0.005-1.5×0=0.005；Δym=(Δy?-Δy?)/ln(Δy?/Δy?)=(0.01625-0.005)/ln(0.01625/0.005)=0.01125/ln(3.25)=0.01125/1.178≈0.00955；N?G=(y?-y?)/Δym=(0.05-0.005)/0.00955≈4.5/0.00955≈4.715.干燥過程計(jì)算（1）濕基