2025年大學(xué)化學(xué)工程與工藝（化工傳遞過程）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填入括號內(nèi)）1.化工傳遞過程不包括以下哪種傳遞現(xiàn)象（）A.動量傳遞B.熱量傳遞C.質(zhì)量傳遞D.化學(xué)反應(yīng)傳遞2.對于層流流動，以下說法正確的是（）A.流體質(zhì)點(diǎn)作無規(guī)則的紊亂運(yùn)動B.速度分布呈拋物線形C.雷諾數(shù)大于某一臨界值D.能量損失主要由黏性摩擦引起3.傅立葉定律描述的是（）A.動量傳遞B.熱量傳遞C.質(zhì)量傳遞D.化學(xué)反應(yīng)速率4.質(zhì)量傳遞的基本方式不包括（）A.分子擴(kuò)散B.對流擴(kuò)散C.湍流擴(kuò)散D.滲透擴(kuò)散5.以下哪種情況會使對流傳熱系數(shù)增大（）A.流體流速減小B.流體黏度增大C.傳熱壁面粗糙度增大D.管徑增大6.在雙組分系統(tǒng)的分子擴(kuò)散中，若某一組分的擴(kuò)散通量為零，則說明（）A.該組分濃度處處相等B.系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)C.擴(kuò)散系數(shù)為零D.存在靜止組分7.對于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，以下說法錯誤的是（）A.溫度不隨時間變化B.熱流密度不隨位置變化C.導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)D.存在內(nèi)熱源8.以下哪種設(shè)備不屬于化工傳遞過程中常用的設(shè)備（）A.換熱器B.精餾塔C.反應(yīng)器D.吸收塔9.當(dāng)流體在圓形管道中流動時，若流量不變，將管徑減小一半，則流速變?yōu)樵瓉淼模ǎ┍禔.2B.4C.8D.1610.對于氣液兩相平衡系統(tǒng)，以下說法正確的是（）A.氣相和液相溫度不同B.氣相和液相壓力不同C.氣相和液相組成相同D.氣相和液相處于動態(tài)平衡二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題5分，每題至少有兩個正確答案，請將正確答案填入括號內(nèi)）1.化工傳遞過程中的三種傳遞現(xiàn)象相互關(guān)聯(lián)，以下哪些是它們之間的聯(lián)系（）A.動量傳遞會影響熱量傳遞B.熱量傳遞會影響質(zhì)量傳遞C.質(zhì)量傳遞會影響動量傳遞D.三者之間沒有直接聯(lián)系2.以下哪些因素會影響對流傳熱系數(shù)（）A.流體的種類B.流體的流速C.傳熱壁面的形狀D.環(huán)境溫度3.在質(zhì)量傳遞中，分子擴(kuò)散系數(shù)與以下哪些因素有關(guān)（）A.溫度B.壓力C.組分的性質(zhì)D.擴(kuò)散距離4.對于穩(wěn)態(tài)流動的流體，以下哪些物理量不隨位置變化（）A.流速B.壓力C.溫度D.質(zhì)量流量5.化工傳遞過程中常用的數(shù)學(xué)模型有（）A.微分方程模型B.積分方程模型C.經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式模型D.離散模型三、判斷題（總共10題，每題2分，判斷對錯，請?jiān)诶ㄌ杻?nèi)打√或×）1.化工傳遞過程只研究宏觀的傳遞現(xiàn)象，不涉及微觀的分子運(yùn)動。（）2.層流流動時，流體的黏性力起主導(dǎo)作用，慣性力可以忽略不計(jì)。（）3.熱導(dǎo)率越大的材料，其導(dǎo)熱性能越好。（）4.分子擴(kuò)散系數(shù)與物質(zhì)的本性無關(guān)，只與溫度和壓力有關(guān)。（）5.對流傳熱系數(shù)是一個與流體性質(zhì)和流動狀態(tài)無關(guān)的常數(shù)。（）6.穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，熱流密度與溫度梯度成正比。（）7.在化工傳遞過程中，質(zhì)量傳遞只能發(fā)生在有濃度差的地方。（）8.流體在管道中流動時，若流動狀態(tài)為湍流，則雷諾數(shù)一定大于層流時的雷諾數(shù)。（）9.對于氣液傳質(zhì)過程，相平衡常數(shù)越大，說明該組分在氣相中的溶解度越大。（）10.化工傳遞過程中的各種傳遞現(xiàn)象都可以用相同的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述。（）四、簡答題（總共3題，每題10分，請簡要回答以下問題）1.簡述動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的基本概念，并說明它們在化工生產(chǎn)中的重要性。2.說明對流傳熱系數(shù)的影響因素，并舉例說明如何通過改變這些因素來強(qiáng)化傳熱過程。3.在化工傳遞過程中，如何運(yùn)用數(shù)學(xué)模型來解決實(shí)際問題？請舉例說明。五、計(jì)算題（總共2題，每題15分，請?jiān)敿?xì)解答以下問題）1.某流體在圓形管道中作層流流動，已知管道內(nèi)徑為0.05m，流體黏度為0.001Pa·s，流量為0.001m3/s，求流體在管道中心處的流速和管壁處的剪應(yīng)力。2.有一逆流操作且無泄漏的列管式換熱器，用飽和水蒸氣將某溶液由20℃加熱到80℃。已知溶液的流量為1000kg/h，比熱容為2kJ/(kg·℃)，水蒸氣的冷凝溫度為120℃，傳熱系數(shù)K=1000W/(m2·℃)，換熱器的傳熱面積為10m2。試求（1）熱負(fù)荷；（2）所需的飽和水蒸氣量。答案：一、選擇題1.D2.B3.B4.D5.C6.A7.D8.C9.B10.D二、多項(xiàng)選擇題1.ABC2.ABC3.ABC4.BD5.AC三、判斷題1.×2.√3.√4.×5.×6.√7.√8.√9.×10.×四、簡答題1.動量傳遞是流體中由于速度差異引起的動量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象；熱量傳遞是因溫度差導(dǎo)致的能量傳遞；質(zhì)量傳遞是由于濃度差造成的物質(zhì)傳遞。它們在化工生產(chǎn)中至關(guān)重要，如反應(yīng)器中物料混合涉及動量傳遞，傳熱設(shè)備中熱量傳遞影響反應(yīng)溫度，分離過程依賴質(zhì)量傳遞實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。2.影響對流傳熱系數(shù)的因素有流體種類、流速、傳熱壁面形狀等。例如，提高流體流速可增大對流傳熱系數(shù)。如在換熱器中，通過增加管程數(shù)或采用小直徑管道提高流速，從而強(qiáng)化傳熱。3.運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題，首先要根據(jù)實(shí)際情況建立合適模型，如描述流體流動用連續(xù)性方程等。然后代入已知數(shù)據(jù)求解。例如在計(jì)算管道流體流量時，利用伯努利方程結(jié)合相關(guān)參數(shù)計(jì)算流速，進(jìn)而得出流量。五、計(jì)算題（1）首先求平均流速u，根據(jù)流量公式$Q=uA$，$A=\frac{\pid^2}{4}$，可得$u=\frac{4Q}{\pid^2}=\frac{4\times0.001}{\pi\times(0.05)^2}\approx0.51m/s$。層流時流速分布$u=u_{max}(1-\frac{r^{2}}{R^{2}})$，在管道中心處$r=0$，$u_{max}=2u=1.02m/s$。剪應(yīng)力$\tau=\mu\frac{du}{dy}$，在管壁處$y=R$，$\frac{du}{dy}=\frac{u_{max}}{R}$，所以$\tau=\mu\frac{u_{max}}{R}=0.001\times\frac{1.02}{0.025}=0.0408Pa$。（2）熱負(fù)荷$Q=q_{m}c_{p}(T_{2}-T_{1})=1000\times2\times(80-20)\times\frac{1000}{3600}\approx3.33\times10^5W$。由$Q=KA\Deltat_{m}$，逆流時$\Deltat_{m}=\frac{(T_{1}-t_{2})-(T_{2}-t_{1})}{\ln\frac{T_{1}-t_{2}}{T_{2}-t_{1}}}=\frac{(120-80)-(120-20)}{\ln\frac{120-80}{120-20}}\approx57.5℃$。$Q=KA\Deltat_{m}$可得$Q=1000\times10\times57.5=5.75\times10^