2025年大學(xué)第二學(xué)年（化學(xué)）化工原理基礎(chǔ)試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷1.以下關(guān)于流體靜力學(xué)基本方程的說法，正確的是（）（5分）A.僅適用于理想流體B.可用于計算流體內(nèi)部壓強(qiáng)分布C.與流體的流速無關(guān)D.只適用于靜止流體答案：BC2.某離心泵在一定轉(zhuǎn)速下輸送清水時，流量為Q，揚(yáng)程為H。若輸送密度為原來2倍的液體，其他條件不變，則流量和揚(yáng)程分別變?yōu)椋ǎ?分）A.Q，HB.Q/2，H/2C.Q，H/2D.Q/2，H答案：A3.對于精餾塔，若進(jìn)料熱狀況參數(shù)q=1，則進(jìn)料為（）（5分）A.飽和液體B.飽和蒸汽C.氣液混合物D.過冷液體答案：A4.在列管式換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，傳熱管的壁溫接近（）的溫度。（5分）A.空氣B.飽和蒸汽C.空氣與飽和蒸汽的平均溫度D.無法確定答案：B第II卷5.簡述流體流動的連續(xù)性方程及其物理意義。（10分）流體流動的連續(xù)性方程為：ρ1u1A1=ρ2u2A2。其物理意義是：在穩(wěn)定流動的流體系統(tǒng)中，單位時間內(nèi)通過任意兩個截面的流體質(zhì)量相等。這反映了流體在流動過程中質(zhì)量守恒的規(guī)律，即流體既不能在管道中無端產(chǎn)生，也不會無故消失，其質(zhì)量在整個流動路徑上保持恒定。6.分析影響離心泵性能的因素有哪些？（15分）影響離心泵性能的因素主要有：-葉輪轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速提高，泵的流量、揚(yáng)程和功率均增大。-葉輪直徑：直徑增大，流量、揚(yáng)程增加，功率也增大。-流體密度：密度變化影響泵的揚(yáng)程和功率，對流量影響較小。-流體黏度：黏度增大，泵的流量、揚(yáng)程和效率均下降，功率增加。-泵的安裝高度：安裝高度過高可能導(dǎo)致泵發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，影響泵的性能和正常運(yùn)行。7.某二元理想溶液在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，進(jìn)料量為100kmol/h，進(jìn)料組成xF=0.5（摩爾分?jǐn)?shù)），要求塔頂產(chǎn)品組成xD=0.95，塔底產(chǎn)品組成xW=0.05。已知精餾段操作線方程為y=０.75x+0.2375。試求：（1）精餾段的氣液比L/V；（2）提餾段的操作線方程。（共20分）（1）精餾段操作線方程為y=Ｌ/Vx+ｘD/(V/L+1)，與y=０.75x+0.2375對比可得：Ｌ/V=0.75，V/L=4/3。（2）由進(jìn)料熱狀況參數(shù)q=1可知進(jìn)料為飽和液體，q線方程為x=xF=0.5。聯(lián)立精餾段操作線方程y=０.75x+http://0.2375和q線方程x=0.5，可得交點(diǎn)坐標(biāo)為（0.5，0.6125），此即進(jìn)料板上升蒸汽組成yq。由V=L+D，且Ｌ/V=0.75，可得V=4D，L=3D。又由物料衡算：F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW，代入數(shù)據(jù)可得D=50kmol/h，L=150kmol/h，V=200kmol/h。提餾段操作線方程為：y'=(L'/V')x'-(W/V')xW。L'=L+qF=150+1×100=http://250kmol/h，V'=V-(1-q)F=200-0×http://100=200kmol/h，W=F-D=100-50=50kmol/h。代入可得提餾段操作線方程為y'=1.25x'-0.0125。8.有一套管換熱器，內(nèi)管為φ54×2mm的鋼管，流量為1500kg/h的苯在內(nèi)管中從80℃冷卻到http://50℃，環(huán)隙為120℃的飽和水蒸氣冷凝后排出。已知苯的比熱容cp=1.8kJ/(kg·℃)，飽和水蒸氣的冷凝潛熱r=2200kJ/kg，基于內(nèi)管外表面的總傳熱系數(shù)K=500W/(m^2·℃)。試求：（1）苯的平均溫度差；（2）所需的傳熱面積。（共20分）（1）苯進(jìn)出口溫度分別為80℃和50℃，蒸汽溫度為120℃。逆流時：Δt1=120-80=40℃，Δt2=120-50=70℃，平均溫度差Δtm=(Δt1+Δt2)/ln(Δt2/Δt1)=(40+70)/ln(70/40)≈53.9℃。（2）苯的流量m=1500kg/h=0.417kg/s，熱負(fù)荷Q=mcpΔt=0.417×1.8×(80-50)×1000=22518W。由Q=KSΔtm可得傳熱面積S=Q/(KΔtm)=22518/(500×53.9)≈0.83m^2。9.某填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A，已知混合氣流量為1000m^3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），溶質(zhì)A的體積分?jǐn)?shù)為0.05，要求溶質(zhì)A的吸收率為95%。操作條件下的氣液平衡關(guān)系為y=2x，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG=1.2m。試求：（1）出塔尾氣中溶質(zhì)A的組成；（2）所需的填料層高度。（共20分）（1）進(jìn)塔混合氣中溶質(zhì)A的摩爾分?jǐn)?shù)y1=0.05，吸收率η=95%，則出塔尾氣中溶質(zhì)A的組成y2=y1(1-η)=0.05×(1-0.95)=0.0025。（2）進(jìn)塔惰性氣體流量V=(1000/22.4)×(1-0.05)≈42.41kmol/h。由y1=mx1（平衡關(guān)系），可得x1=y1/m=0.05/2=0.025。又由物料衡算：V(y1-y2)=L(x1-x2)，x2=0，則L=V(y1-y2)/x1=42.41×(0.05-0.0025)/0.025=80.62kmol/h。氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG=(y1-y2)/Δym，Δym=(y1-mx2)-(y2-mx2)/ln[(y1-mx2)/(y2-mx2)]=(y1-y2)/ln(y'1/y'2)，y'1=y1-mx2=０.05，y'2=y2-mx2=0.0025