2025年大學本科一年級（化學工程與工藝）化工原理基礎測試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內。(總共10題，每題3分)1.流體在圓形直管中作層流流動，如果流量等其他條件不變，只是將管徑增大一倍，則阻力損失變?yōu)樵瓉淼模ǎ┍?。A.1/2B.1/4C.1/8D.1/162.離心泵的效率隨流量的變化情況是（）。A.流量增大，效率增大B.流量增大，效率先增大后減小C.流量增大，效率減小D.流量增大，效率先減小后增大3.某精餾塔的精餾段操作線方程為y=0.75x+0.2075，則該塔的回流比為（）。A.3B.4C.5D.64.在吸收操作中，吸收劑的選擇應滿足（）等要求。A.溶解度大、選擇性好、揮發(fā)性高B.溶解度大、選擇性好、揮發(fā)性低C.溶解度小、選擇性好、揮發(fā)性低D.溶解度小、選擇性好、揮發(fā)性高5.對于間壁式換熱器，熱流體進出口溫度分別為120℃和80℃，冷流體進出口溫度分別為40℃和60℃，其對數(shù)平均溫差為（）℃。A.40B.45C.50D.556.柏努利方程中各項的物理意義表述正確的是（）。A.位壓頭表示流體因位置而具有的能量B.動壓頭表示流體因流動而具有的能量C.靜壓頭表示流體因壓力而具有的能量D.以上都正確7.當流體在管內流動時，若要測取管截面上的流速分布，應選用（）測量。A.皮托管B.孔板流量計C.文丘里流量計D.轉子流量計8.萃取操作中，萃取劑的加入量應使原料與萃取劑的和點M位于（）。A.溶解度曲線上方B.溶解度曲線下方C.溶解度曲線上D.任意位置9.某二元理想溶液，其相對揮發(fā)度α=3，在泡點進料下，進行連續(xù)精餾操作，已知精餾段操作線方程為y=0.75x+0.2075，則提餾段操作線方程為（）。A.y=1.33x-0.0182B.y=1.33x+0.0182C.y=1.5x-0.0182D.y=1.5x+0.018210.在干燥操作中，濕空氣的濕度H與下列（）因素有關。A.總壓P和水汽分壓PvB.總壓P和干球溫度tC.總壓P和濕球溫度twD.水汽分壓Pv和干球溫度t第II卷（非選擇題共70分）11.填空題（每題2分，共10分）答題要求：請在橫線上填寫正確答案。（1）化工生產(chǎn)中常用的“三傳一反”是指______、______、______和______。（2）離心泵的主要部件有______、______、______和______。（3）精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，其原因是______。（4）吸收操作的依據(jù)是______。（5）干燥過程中，濕物料中所含水分可分為______和______。12.簡答題（每題5分，共20分）答題要求：簡要回答問題，表述清晰準確。（1）簡述流體流動的連續(xù)性方程及其物理意義。（2）說明精餾塔的進料熱狀況有哪幾種？對精餾操作有何影響？（3）什么是吸收因數(shù)？它對吸收過程有何影響？（4）簡述干燥過程中傳質和傳熱的基本原理。13.計算題（每題10分，共30分）答題要求：寫出詳細的計算過程和答案。（1）用離心泵將20℃的水從低位槽輸送到高位槽，兩槽液位差為10m，管路總長度（包括局部阻力的當量長度）為100m，管徑為50mm，管壁絕對粗糙度為0.2mm。已知水的密度為1000kg/m3，粘度為1mPa·s。若泵的效率為70%，求泵的軸功率。（摩擦系數(shù)可采用λ=0.023）（2）在一連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液，原料液流量為100kmol/h，含苯40%（摩爾分數(shù)），要求塔頂產(chǎn)品含苯95%，塔底產(chǎn)品含苯5%。塔頂采用全凝器，泡點回流，回流比R=3。已知苯-甲苯的平均相對揮發(fā)度α=2.5，求精餾段操作線方程和提餾段操作線方程。（3）在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的有害組分A，已知進塔混合氣中A的含量為0.05（摩爾分數(shù)），要求吸收率為95%，操作液氣比為1.5，平衡關系為y=2x。求離開塔頂?shù)臍庀嘟M成和塔底的液相組成。14.分析題（10分）答題要求：結合所學知識對給定材料進行分析。材料：某化工廠在進行某化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，采用了連續(xù)精餾的方法分離混合液。在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)塔頂產(chǎn)品質量不穩(wěn)定，有時含輕組分過多，有時含重組分過多。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)精餾塔的進料流量和進料組成波動較大，且回流比控制不夠精確。請分析：（1）進料流量和進料組成波動較大對精餾操作有何影響？（2）回流比控制不精確會導致什么后果？（3）針對上述問題，應采取哪些措施來穩(wěn)定塔頂產(chǎn)品質量？15.設計題（10分）答題要求：根據(jù)要求進行合理設計。設計一連續(xù)精餾塔，用于分離苯-甲苯混合液。已知原料液流量為50kmol/h，含苯45%（摩爾分數(shù)），要求塔頂產(chǎn)品含苯98%，塔底產(chǎn)品含苯5%。塔頂采用全凝器，泡點回流，回流比R=3。試確定：（1）精餾段和提餾段的氣液相流量。（2）精餾塔的理論塔板數(shù)。（可采用逐板計算法或圖解法）答案1.D2.B3.A4.B5.C6.D7.A8.B9.A10.A11.（1）動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞、化學反應工程（2）葉輪、泵殼、軸封、吸入室和排出室（3）塔頂易揮發(fā)組分濃度高，溫度低，塔底難揮發(fā)組分濃度高，溫度高（4）混合氣體中各組分在吸收劑中的溶解度差異（5）結合水、非結合水12.（1）流體流動的連續(xù)性方程為ρ1u1A1=ρ2u2A2，物理意義是在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，單位時間內通過各截面的流體質量相等。（2）進料熱狀況有冷液進料、泡點進料、氣液混合進料、飽和蒸汽進料、過熱蒸汽進料。不同進料熱狀況影響精餾塔的氣液相流量和組成分布，從而影響精餾操作的能耗和產(chǎn)品質量。（3）吸收因數(shù)A=L/(mV)，它反映了吸收過程中液氣比與平衡關系的相對大小。A越大，吸收推動力越大，吸收效果越好。（4）干燥過程中，傳熱使?jié)裎锪蠝囟壬?，表面水分汽化，傳質使水汽從物料表面擴散到氣相主體，從而實現(xiàn)物料干燥。13.（1）1.計算流速u：根據(jù)連續(xù)性方程u=V/(πd2/4)，先求V，再代入計算u=1.27m/s。2.計算摩擦阻力hf：hf=λ(l/d)(u2/2g)=1.65m。3.計算泵的揚程H：H=z+hf=11.65m。4.計算泵的軸功率P：P=ρgQH/η=1.84kW。（2）1.精餾段操作線方程：由R=3可得y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，即y=0.75x+0.2375。2.提餾段操作線方程：先求q線方程，再聯(lián)立精餾段操作線方程和q線方程求交點坐標，進而得到提餾段操作線方程y=1.375x-0.01875。（3）1.進塔氣相組成y1=0.05，吸收率η=95%，則出塔氣相組成y2=y1(1-η)=0.0025。2.操作液氣比L/V=1.5，平衡關系y=2x，由物料衡算和操作線方程聯(lián)立求解得塔底液相組成x1=0.0317。14.（1）進料流量波動會使精餾塔內氣液相負荷改變，影響傳質傳熱效果；進料組成波動會改變精餾塔的分離任務，導致塔頂產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。（2）回流比控制不精確，回流比過大增加能耗，過小則分離效果變差，塔頂產(chǎn)品質量難以保證。（3）措施：安裝流量穩(wěn)定裝置控制進料流量；采用在線分析儀監(jiān)測進料組成并及時調整；采用先進的控制算法精確控制回流比。15.（1）1.精餾段氣液相流量：V=