2025年開放大學(xué)化工原理試題庫及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.在恒壓過濾中，若濾餅不可壓縮，過濾速率與過濾壓差的1次方成正比，此結(jié)論源于A.達(dá)西定律B.柯森尼方程C.歐根方程D.卡曼–柯爾尼方程答案：D2.某離心泵在額定流量下?lián)P程為30m，若改用密度為1200kg·m?3的液體，其揚(yáng)程（忽略黏度變化）A.增至36mB.減至25mC.仍為30mD.無法判斷答案：C3.對逆流吸收塔，當(dāng)操作線斜率等于平衡線斜率時，傳質(zhì)單元數(shù)NOGA.趨于0B.趨于1C.趨于∞D(zhuǎn).等于塔高答案：C4.在二元理想溶液的t-x-y圖中，若總壓升高，則泡點線A.上移B.下移C.不變D.先上移后下移答案：A5.某板框過濾機(jī)恒壓操作，濾液體積V與時間τ的關(guān)系為V2=2kτ，若過濾面積加倍，其他不變，獲得相同濾液量所需時間變?yōu)锳.τ/4B.τ/2C.τD.2τ答案：A6.在套管換熱器中用飽和蒸汽加熱空氣，管壁溫度最接近A.空氣入口溫度B.空氣出口溫度C.蒸汽飽和溫度D.兩流體平均溫度答案：C7.當(dāng)顆粒在斯托克斯區(qū)沉降時，沉降速度與顆粒直徑的A.1次方成正比B.1.5次方成正比C.2次方成正比D.0.5次方成正比答案：C8.精餾塔進(jìn)料熱狀況q=0.6，則提餾段液氣比L′/V′A.等于1B.小于1C.大于1D.等于回流比R答案：C9.對不可壓縮濾餅，比阻r與壓差Δp的關(guān)系為A.r∝Δp?B.r∝Δp?·?C.r∝Δp1D.r∝Δp?1答案：A10.在填料塔中，泛點氣速Uf與填料因子Ф的關(guān)系為A.Uf∝Ф?·?B.Uf∝Ф??·?C.Uf∝Ф1D.Uf與Ф無關(guān)答案：B11.若離心泵發(fā)生汽蝕，最先損壞的部位通常是A.泵殼B.葉輪入口背面C.軸封D.軸承答案：B12.對流傳熱系數(shù)α關(guān)聯(lián)式Nu=0.023Re?·?Pr?中，當(dāng)流體被加熱時n=A.0.3B.0.4C.0.5D.0.6答案：B13.在恒速干燥階段，物料表面溫度接近A.空氣干球溫度B.空氣濕球溫度C.空氣露點溫度D.物料初始溫度答案：B14.某旋風(fēng)分離器臨界直徑dcut減小，則其A.效率降低，壓降減小B.效率提高，壓降增大C.效率提高，壓降減小D.效率降低，壓降增大答案：B15.當(dāng)精餾塔塔頂產(chǎn)品純度要求提高，若回流比R不變，所需理論板數(shù)A.減少B.不變C.增加D.先減后增答案：C二、多項選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）16.下列措施可提高恒壓過濾速率A.提高過濾壓差B.降低濾漿溫度C.加入助濾劑D.減小濾餅比阻E.增大過濾面積答案：ACDE17.關(guān)于離心泵特性曲線，正確的有A.揚(yáng)程隨流量增大而減小B.效率隨流量增大先升后降C.軸功率隨流量增大而減小D.必需汽蝕余量NPSHr隨流量增大而增大E.關(guān)死點揚(yáng)程等于系統(tǒng)靜揚(yáng)程答案：ABD18.在逆流填料吸收塔中，若液氣比L/G增大，則A.出口液體濃度增大B.出口氣體濃度降低C.傳質(zhì)單元數(shù)NOG減小D.最小液氣比增大E.操作線斜率增大答案：BCE19.造成精餾塔液泛的原因有A.氣速過大B.液體表面張力過小C.塔板間距過小D.降液管面積不足E.進(jìn)料量突然減小答案：ACD20.下列關(guān)于傳熱單元數(shù)NTU的說法正確的是A.NTU越大，換熱器效能越高B.對逆流換熱器，當(dāng)NTU→∞時效能→1C.NTU與傳熱面積成正比D.NTU與流體比熱容無關(guān)E.NTU與傳熱系數(shù)成正比答案：ABCE三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）21.在層流區(qū)，摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re成反比。答案：√22.離心泵的管路特性曲線越陡，則工作點流量越大。答案：×23.對同一物料，恒速干燥階段的干燥速率與空氣相對濕度無關(guān)。答案：×24.當(dāng)吸收因子A=1時，逆流吸收塔傳質(zhì)單元數(shù)NOG等于理論板數(shù)N。答案：√25.精餾塔進(jìn)料板位置下移，可能導(dǎo)致塔頂產(chǎn)品純度下降。答案：√26.顆粒在離心機(jī)中的沉降速度比重力沉降速度大，是因為離心力場強(qiáng)度大于重力場強(qiáng)度。答案：√27.在沸騰傳熱中，核狀沸騰區(qū)的傳熱系數(shù)隨壁面過熱度增大而減小。答案：×28.對同一換熱器，逆流布置的傳熱溫差總是大于并流布置。答案：√29.當(dāng)過濾介質(zhì)阻力可忽略時，恒壓過濾方程可簡化為V2=2kτ。答案：√30.填料塔的等板高度HETP越小，說明填料傳質(zhì)性能越差。答案：×四、填空題（每空2分，共20分）31.某液體在圓管內(nèi)做層流流動，流量為2m3·h?1，管徑為25mm，則其平均流速為________m·s?1，若管長10m，摩擦壓降為________kPa（μ=1mPa·s，ρ=1000kg·m?3）。答案：1.13，7.2532.某離心泵額定點效率78%，流量50m3·h?1，揚(yáng)程30m，輸送水時軸功率為________kW；若改用密度800kg·m?3的液體，軸功率變?yōu)開_______kW。答案：5.31，4.2533.在恒速干燥階段，物料含水量從0.25降至0.15（干基），干燥速率為0.6kg·m?2·h?1，則干燥時間為________h；若干燥面積4m2，絕干物料量20kg，則干燥速率常數(shù)k=________kg·kg?1·h?1。答案：0.167，0.1234.某精餾塔分離苯–甲苯，相對揮發(fā)度α=2.5，塔頂xD=0.95，塔釜xW=0.05，飽和液體進(jìn)料xF=0.5，最小回流比Rmin=________，若實際回流比R=1.5Rmin，則精餾段操作線方程y=________x+________。答案：1.08，0.619，0.36235.某板框過濾機(jī)，過濾面積8m2，濾餅比阻2×1011m?2，濾漿固含量5%（質(zhì)量），濾餅含水率40%（濕基），濾液密度1000kg·m?3，則每獲1m3濾液所得濾餅體積為________m3，過濾常數(shù)k=________m2·s?1（Δp=0.2MPa，μ=1mPa·s）。答案：0.083，1.25×10??五、計算題（共75分）36.（12分）用離心泵將水從敞口槽送至高位槽，兩槽液面高差12m，管路總長120m（含當(dāng)量長度），管徑57mm×3.5mm，摩擦系數(shù)λ=0.03，流量要求25m3·h?1。泵特性曲線為H=40?0.008Q2（Q：m3·h?1，H：m）。(1)計算管路系統(tǒng)揚(yáng)程Hc；(2)確定工作點流量Q與揚(yáng)程H；(3)若采用變頻調(diào)速，將流量降至20m3·h?1，求新工作點揚(yáng)程及節(jié)約軸功率百分比（假設(shè)效率不變）。解：(1)管內(nèi)徑d=0.05m，流速u=4Q/πd2=3.54m·s?1Re=ρud/μ=1.77×10?，湍流，λ已給沿程損失hf=λ(L/d)(u2/2g)=0.03×(120/0.05)×(3.542/19.62)=46.0m系統(tǒng)揚(yáng)程Hc=Δz+hf=12+46=58m(2)聯(lián)立泵曲線H=40?0.008Q2與Hc=58，解得Q=√[(40?58)/(?0.008)]，無實根，說明泵不能滿足要求。需換泵或并聯(lián)?，F(xiàn)題目假設(shè)泵可用，重新核算：實際Hc=12+0.03×(120/0.05)×(Q2/(36002×π2×0.05?×19.62))=12+0.00617Q2聯(lián)立40?0.008Q2=12+0.00617Q2解得Q=√(28/0.01417)=44.4m3·h?1，H=40?0.008×44.42=24.3m工作點：Q=44.4m3·h?1，H=24.3m(3)新流量Q′=20m3·h?1，管路Hc′=12+0.00617×202=14.5m泵在新轉(zhuǎn)速下特性：H′=40(n′/n)2?0.008Q′2，令H′=Hc′設(shè)(n′/n)=x，則40x2?0.008×202=14.5，x=√(17.7/40)=0.665軸功率P∝QH/η，節(jié)約百分比=1?(Q′H′)/(QH)=1?(20×14.5)/(44.4×24.3)=73.1%37.（15分）用填料塔清水逆流吸收氨–空氣混合氣中的氨，入口氨摩爾分?jǐn)?shù)y1=0.03，出口y2=0.001，操作壓力101.3kPa，溫度20℃，液氣比L/G=1.2，平衡關(guān)系y=1.2x，傳質(zhì)系數(shù)KGa=0.04kmol·m?3·s?1，惰性氣體流量G′=0.015kmol·m?2·s?1。(1)求最小液氣比(L/G)min；(2)計算傳質(zhì)單元數(shù)NOG；(3)若填料層高度3m，求所需塔徑；(4)若采用含氨x2=0.0005的回收水作吸收劑，仍要求y2=0.001，求新液氣比。解：(1)(L/G)min=(y1?y2)/(y1/m?x2)=0.029/(0.03/1.2?0)=1.16(2)A=L/(mG)=1.2/1.2=1，操作線與平衡線平行，NOG=(y1?y2)/(y?y)m，因平行，(y?y)恒定=y2?mx2=0.001?0=0.001NOG=0.029/0.001=29(3)HOG=G′/KGa=0.015/0.04=0.375mZ=NOG·HOG=29×0.375=10.9m>3m，原設(shè)計不夠需重新求塔徑：令Z=3m，則NOG=3/0.375=8因A=1，NOG=(y1?y2)/(y?y)，需(y?y)=0.029/8=0.00363操作線斜率1.2，平衡線斜率1.2，無法提高推動力，只能增大KGa或降低G′題目要求求塔徑，即求G′：令NOG=8，則G′=KGa·Z/NOG=0.04×3/8=0.015kmol·m?2·s?1（與給G′相同），矛盾結(jié)論：原給定KGa下，3m填料無法完成，需增加KGa至0.145kmol·m?3·s?1或降低G′至0.0052kmol·m?2·s?1，塔徑D=√(4G/πG′)，G=0.015×πD2/4，G=0.015kmol·s?1，則D=1.13m(4)新x2=0.0005，y2=0.001，要求A≥1，令A(yù)=1.2(L/G)=1.2×1.2=1.4438.（16分）用單殼程–雙管程換熱器將流量1.8kg·s?1的乙醇從78℃冷卻至32℃，冷卻水入口18℃，出口30℃，管外乙醇，管內(nèi)水，水側(cè)αi=2800W·m?2·K?1，乙醇側(cè)αo=1200W·m?2·K?1，管壁熱阻忽略，逆流修正系數(shù)Ft=0.9，比熱容：水4.18，乙醇2.45kJ·kg?1·K?1。(1)求冷卻水流量；(2)計算對數(shù)平均溫差ΔTm；(3)求所需傳熱面積；(4)若采用翅片管，乙醇側(cè)傳熱系數(shù)提高50%，求新面積。解：(1)Q=1.8×2.45×(78?32)=203.6kWmw=Q/(cpwΔT)=203.6/(4.18×12)=4.06kg·s?1(2)ΔT1=78?30=48℃，ΔT2=32?18=14℃ΔTlm=(48?14)/ln(48/14)=27.3℃ΔTm=Ft·ΔTlm=0.9×27.3=24.6℃(3)1/U=1/αo+1/αi=1/1200+1/2800，U=840W·m?2·K?1A=Q/(UΔTm)=203600/(840×24.6)=9.85m2(4)新αo′=1800W·m?2·K?1，1/U′=1/1800+1/2800，U′=1091W·m?2·K?1A′=203600/(1091×24.6)=7.58m239.（16分）某板框壓濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，實驗測得：Δp=0.2MPa，t=10min，V=0.8m3，再t=10min，累計V=1.3m3，濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可忽略。(1)求過濾常數(shù)K；(2)若Δp提高至0.4MPa，求獲2m3濾液所需時間；(3)若濾框厚度減小一半，過濾面積加倍，仍獲2m3濾液，求新時間；(4)若濾漿固含量減半，濾餅比阻不變，求獲2m3濾液所需時間。解：(1)恒壓方程V2=Kt，K=V2/t=0.82/10=0.064m?·min?1(2)不可壓縮，K∝Δp，K′=0.064×(0.4/0.2)=0.128t′=V2/K′=4/0.128=31.25min(3)面積加倍，K與面積無關(guān)，K不變，t=31.25min（因V2=Kt，與A無關(guān)）(4)固含量減半，單位濾液形成的濾餅體積減半，比阻r不變，過濾阻力R=μrνV/A2，ν減半，故K=2Δp/(μrν)加倍，K″=0.1