2025年大學(xué)大一（化學(xué)工程與工藝）化工原理階段測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項填涂在答題卡相應(yīng)位置。（總共10題，每題3分）1.對于化工原理中的流體流動，以下關(guān)于雷諾數(shù)的說法正確的是（）A.雷諾數(shù)反映了流體流動的慣性力與黏性力之比B.雷諾數(shù)越大，流體越容易出現(xiàn)層流C.雷諾數(shù)只與流體的流速有關(guān)D.雷諾數(shù)與管徑無關(guān)2.在離心泵的性能曲線中，隨著流量的增加，揚程（）A.一直增大B.一直減小C.先增大后減小D.先減小后增大3.以下哪種傳熱方式不需要介質(zhì)（）A.熱傳導(dǎo)B.熱對流C.熱輻射D.都需要介質(zhì)4.吸收操作中，吸收劑的選擇原則不包括（）A.對溶質(zhì)有較大的溶解度B.與溶質(zhì)有化學(xué)反應(yīng)C.揮發(fā)性小D.黏度大5.精餾塔中，塔頂溫度總是低于塔底溫度，主要原因是（）A.塔頂壓力高B.塔底壓力高C.塔頂易揮發(fā)組分濃度高D.塔底易揮發(fā)組分濃度高6.在恒壓過濾中，過濾常數(shù)K與以下哪個因素無關(guān)（）A.過濾面積B.濾餅的壓縮性C.濾液的黏度D.過濾壓差7.對于氣體吸收，當操作溫度升高時，亨利系數(shù)E（）A.增大B.減小C.不變D.不確定8.離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉出口閥門，目的是（）A.減小啟動電流B.增大揚程C.提高效率D.防止氣蝕9.以下關(guān)于熱交換器的說法錯誤的是（）A.列管式換熱器應(yīng)用廣泛B.板式換熱器傳熱效率高C.套管式換熱器結(jié)構(gòu)簡單D.翅片式換熱器主要用于氣體傳熱10.在干燥過程中，物料的平衡水分是指（）A.物料表面的水分B.物料內(nèi)部的水分C.與一定溫度、濕度的空氣達到平衡時物料所含的水分D.物料中自由移動的水分第II卷（非選擇題，共70分）11.填空題：（總共5題，每題4分）（1）流體在圓形直管中作層流流動時，其摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系為______。（2）精餾塔的進料熱狀況有______種。（3）吸收操作中，傳質(zhì)的推動力是______。（4）過濾操作中，過濾介質(zhì)的作用是______。（5）干燥過程中，物料的臨界含水量是指______。12.簡答題：（總共3題，每題10分）（1）簡述離心泵的工作原理。（2）說明精餾塔的塔頂回流的作用。（3）分析影響對流傳熱系數(shù)的因素。13.計算題：（總共2題，每題15分）（1）某連續(xù)精餾塔，進料量為100kmol/h，進料組成xF=0.5（摩爾分數(shù)），要求塔頂產(chǎn)品組成xD=0.95（摩爾分數(shù)），塔底產(chǎn)品組成xW=0.05（摩爾分數(shù)）。已知回流比R=2，求塔頂產(chǎn)品量D和塔底產(chǎn)品量W。（2）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A。已知混合氣流量為1000m3/h（標準狀態(tài)），溶質(zhì)A的含量為5%（體積分數(shù)），要求吸收率為95%。吸收劑用量為最小用量的1.5倍，操作條件下的平衡關(guān)系為y=1.5x，求吸收劑用量。14.案例分析題：（15分）某化工廠在生產(chǎn)過程中，使用離心泵輸送一種腐蝕性較強的液體。一段時間后，發(fā)現(xiàn)泵的流量和揚程都明顯下降。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)泵體有腐蝕現(xiàn)象，葉輪也有磨損。請分析出現(xiàn)這種情況的原因，并提出解決措施。15.設(shè)計題：（15分）現(xiàn)要設(shè)計一個連續(xù)精餾塔，分離苯-甲苯混合液。已知進料量為100kmol/h，進料組成xF=0.4（摩爾分數(shù)），要求塔頂產(chǎn)品組成xD=0.9（摩爾分數(shù)），塔底產(chǎn)品組成xW=0.1（摩爾分數(shù)）。請確定精餾塔的塔型、回流比、理論塔板數(shù)等主要參數(shù)，并說明設(shè)計依據(jù)。答案：1.A2.B3.C4.D5.C6.A7.A8.A9.D10.C11.（1）λ=64/Re；（2）5；（3）氣相中溶質(zhì)的分壓與液相中溶質(zhì)的平衡分壓之差；（4）截留固體顆粒，支撐濾餅；（5）干燥速率開始下降時的含水量12.（1）離心泵的工作原理：依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，使泵內(nèi)液體受到離心力的作用，從葉輪中心被拋向邊緣，形成高速流動的液體，從而獲得能量，提高壓力和流速。同時，在葉輪中心形成低壓區(qū)，液體在壓差作用下不斷吸入泵內(nèi)。（2）塔頂回流的作用：提供下降的液體，與上升的蒸汽進行逆流接觸，實現(xiàn)熱量和質(zhì)量的交換，使精餾過程能夠連續(xù)穩(wěn)定地進行，提高塔頂產(chǎn)品的純度。（3）影響對流傳熱系數(shù)的因素：流體的種類、狀態(tài)（如氣體、液體）、流動形態(tài)（層流、湍流）、流體的物性（密度、黏度、比熱容等）、傳熱面的形狀、大小和布置方式等。13.（1）根據(jù)物料衡算：F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW，代入數(shù)據(jù)可得：100=D+W，100×0.5=D×0.95+W×0.05，聯(lián)立解得D=50kmol/h，W=50kmol/h。（2）混合氣中溶質(zhì)A的摩爾流量為：1000×0.05/22.4=2.232kmol/h，吸收率為95%，則被吸收的溶質(zhì)A的摩爾流量為2.232×0.95=2.12kmol/h。最小吸收劑用量時，操作線與平衡線相切，此時(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)，y1=0.05，y2=0.05×(1-0.95)=0.0025，x1e=y1/1.5=0.0333，x2=0，則(L/G)min=(0.05-0.0025)/(0.0333-0)=1.426。吸收劑用量L=1.5×(L/G)min×G=1.5×1.426×2.232=4.82kmol/h。14.原因：液體具有腐蝕性，對泵體造成腐蝕；泵在運行過程中，葉輪與液體高速摩擦，導(dǎo)致磨損。解決措施：選擇耐腐蝕的材料制造泵體和葉輪；在泵的進出口管道上安裝耐腐蝕的閥門和管道；定期檢查泵的運行情況，及時更換磨損的部件；對輸送的液體進行預(yù)處理，降低其腐蝕性。15.塔型選擇：可選用板式塔，如篩板