2025年大學(xué)大三（化學(xué)工程與工藝）化工原理測試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）每題有且僅有一個(gè)正確答案，請將正確答案填寫在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分，每題選出符合題意的選項(xiàng)，不選、多選、錯(cuò)選均不得分)1.流體在圓形直管中作層流流動時(shí)，其速度分布是（）的拋物線。A.均勻型B.拋物線型C.對數(shù)曲線型D.直線型2.離心泵的效率η和流量Q的關(guān)系為（）。A.Q增大，η增大B.Q增大，η先增大后減小C.Q增大，η減小D.Q增大，η先減小后增大3.某精餾塔的精餾段操作線方程為y=0.75x+0.245，則該塔的回流比R為（）。A.3B.4C.5D.64.吸收操作中，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，（）。A.回收率趨向最高B.吸收推動力趨向最大C.塔高趨向無窮大D.操作最為經(jīng)濟(jì)5.在一套管換熱器中，用冷卻水冷卻高溫氣體，冷卻水走管內(nèi)，氣體走管間。為強(qiáng)化傳熱，下列措施中最有效的是（）。A.增大氣體流速B.增大冷卻水的流速C.采用導(dǎo)熱系數(shù)大的管壁材料D.提高氣體溫度6.對于恒沸精餾，加入的恒沸劑（）。A.與被分離體系中某一組分形成最低恒沸物B.與被分離體系中某一組分形成最高恒沸物C.與被分離體系不形成恒沸物D.與被分離體系中所有組分形成恒沸物7.某二元混合物，進(jìn)料量為100kmol/h，xF=0.6，要求塔頂xD不小于0.9，則塔頂最大產(chǎn)量為（）。A.60kmol/hB.66.7kmol/hC.90kmol/hD.100kmol/h8.離心泵的揚(yáng)程是指（）。A.泵的升揚(yáng)高度B.泵所提供的能量C.泵的吸上高度D.泵的功率9.在列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，傳熱管的壁溫接近（）的溫度。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10.氣體在固體表面上的吸附過程中，物理吸附的特點(diǎn)是（）。A.吸附熱大B.吸附速率快C.吸附選擇性強(qiáng)D.吸附不可逆第II卷（非選擇題共70分）11.填空題：(總共5題，每題4分，將正確答案填在題中橫線上)（1）流體在管內(nèi)作湍流流動時(shí)，其摩擦系數(shù)λ與______和______有關(guān)。（2）精餾塔的進(jìn)料熱狀況有______、______、______、______、______五種。（3）吸收操作的依據(jù)是______，以達(dá)到分離氣體混合物的目的。（4）在列管換熱器中，若兩流體均無相變，且一側(cè)恒溫，另一側(cè)變溫，則平均溫度差應(yīng)采用______計(jì)算。（5）離心泵的工作點(diǎn)是______曲線與______曲線的交點(diǎn)。12.簡答題：(總共3題，每題10分，簡要回答下列問題)（1）簡述影響對流傳熱系數(shù)的因素有哪些？（2）說明精餾塔的全塔效率的定義及計(jì)算方法。（3）簡述氣體吸收中平衡關(guān)系、操作線關(guān)系的意義。13.計(jì)算題：(總共2題，請寫出詳細(xì)計(jì)算過程，每題15分)（1）在一連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液。已知進(jìn)料量為100kmol/h，進(jìn)料組成xF=0.5，餾出液組成xD=0.95，釜液組成xW=0.05。泡點(diǎn)進(jìn)料，回流比R=2.5。求：①餾出液流量D和釜液流量W；②精餾段操作線方程y=0.714x+0.271。（2）某套管換熱器，內(nèi)管為φ25×2.5mm的鋼管，流量為5000kg/h的苯在內(nèi)管中從80℃冷卻到50℃。冷卻水在環(huán)隙中從15℃升到35℃。已知苯的比熱容cp1=1.8kJ/(kg·℃)，水的比熱容cp2=4.18kJ/(kg·℃)。求：①冷卻水的用量；②該換熱器的傳熱速率Q。14.分析題：(1題，10分)在一填料吸收塔中，用清水吸收混合氣中的有害組分A。已知混合氣中A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.05，要求吸收率為95%。操作條件下的平衡關(guān)系為y=2x，吸收劑用量為最小用量的1.5倍。試分析：（1）若其他條件不變，僅增大吸收劑用量，吸收率將如何變化？（2）若保持吸收率不變，而增大填料層高度，對吸收效果有何影響？15.設(shè)計(jì)題：(1題，10分)現(xiàn)需設(shè)計(jì)一連續(xù)精餾塔，分離含苯0.4（摩爾分?jǐn)?shù)）的苯-甲苯混合液，要求塔頂餾出液中苯的含量不低于0.97，塔釜?dú)堃褐斜降暮坎桓哂?.02。進(jìn)料流量為100kmol/h，泡點(diǎn)進(jìn)料。試確定：（1）塔頂餾出液和塔釜?dú)堃旱牧髁?；?）精餾段和提餾段的操作線方程（回流比R=3）。答案：1.B2.B3.A4.C5.B6.A7.B8.B9.B10.B11.（1）雷諾數(shù)、相對粗糙度；（2）冷液進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料、氣液混合進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料、過熱蒸汽進(jìn)料；（3）氣體混合物中各組分在吸收劑中的溶解度差異；（4）對數(shù)平均溫度差；（5）泵的特性、管路特性12.（1）影響對流傳熱系數(shù)的因素有：流體的種類、相態(tài)變化情況、流動狀態(tài)、流體的物性、傳熱面的形狀、大小及位置等。（2）全塔效率定義為實(shí)際塔板數(shù)與理論塔板數(shù)之比。計(jì)算方法有多種，如經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式法等。（3）平衡關(guān)系表示氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)，氣相組成與液相組成之間的關(guān)系，反映了吸收過程的極限。操作線關(guān)系表示塔內(nèi)任意截面上氣液兩相組成之間的關(guān)系，用于描述吸收過程的實(shí)際進(jìn)行情況。13.（1）①由物料衡算F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW，可得D=50kmol/h，W=50kmol/h；②精餾段操作線方程y=R/(R+1)x+xD/(R+1)=2.5/(2.5+1)x+0.95/(2.5+1)=0.714x+0.271。（2）①由熱量衡算Q1=Q2，即W1cp1(T1-T2)=W2cp2(t2-t1)，可得W2=6000kg/h；②Q=W1cp1(T1-T2)=5000×1.8×(80-50)=270000kJ/h。14.（1）增大吸收劑用量，吸收率將增大。因?yàn)槲談┯昧吭黾樱瑲庖航佑|更充分，傳質(zhì)推動力增大，有利于吸收，所以吸收率提高。（2）增大填料層高度，吸收效果會變好。填料層高度增加，氣液傳質(zhì)時(shí)間增長，傳質(zhì)過程更充分，能使更多的有害組分A被吸收，從而提高吸收效果，使尾氣中A的含量更低。15.（1）由物料衡算F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW，可得D=F(xF-xW)/(xD-xW)=40kmol/h，W=60kmol/h；（2）精餾段操作線方程y=R/(R+1)x+xD/(R+1)=3/(3+1)x+0.97/(3+1)=0.75x+0.2425；提餾段操作線方程y'=L'/V'x'-WxW/V'，L'=L+qF=RD