2025年大二（化學工程與工藝）化工原理綜合測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分，每題給出的選項中，只有一項符合題目要求)w1.流體在圓形直管中作層流流動，如果流量等不變，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.1/16w2.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w3.某精餾塔的精餾段操作線方程為y=0.75x+0.245，則回流比R為（）。A.3B.4C.5D.6w4.吸收操作中，當吸收劑用量趨于最小用量時，（）。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w5.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。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w6.對于一定干球溫度的空氣，當其相對濕度愈低時，其濕球溫度（）。A.愈高B.愈低C.不變D.不一定w7.恒沸精餾與萃取精餾的主要區(qū)別在于（）。A.前者加入恒沸劑，后者加入萃取劑B.前者分離的是恒沸物，后者分離的是非恒沸物C.前者是通過形成新的恒沸物進行分離，后者是改變原溶液中各組分的相對揮發(fā)度D.以上都是w8.在連續(xù)精餾塔中，精餾段操作線斜率為（）。A.R/(R+1)B.(R+1)/RC.RD.1/Rw9.某二元混合物，進料量為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/hw10.下列關于干燥過程的說法，錯誤的是（）。A.干燥是傳熱和傳質(zhì)同時進行的過程B.干燥過程中，物料表面的水汽化速率取決于空氣的濕度和流速C.干燥過程中，物料內(nèi)部的水分向表面遷移的速率是影響干燥速率的關鍵因素D.干燥過程中，空氣的濕度越低，干燥效果越好第II卷（非選擇題共70分）w11.（10分）簡述離心泵的工作原理。w12.（15分）在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A，已知進塔混合氣中溶質(zhì)A的摩爾分數(shù)為0.05，操作液氣比為2，平衡關系為y=1.5x。若要求溶質(zhì)A的吸收率為95%，求：（1）出塔液相組成；（2）塔頂氣相組成。w13.（15分）某連續(xù)精餾塔，進料量為100kmol/h，進料組成xF=0.5，塔頂餾出液組成xD=0.95，塔底釜液組成xW=0.05，回流比R=3。試求：（1）精餾段操作線方程；（2）提餾段操作線方程。w14.（15分）有一套管換熱器，內(nèi)管為φ25×2.5mm的鋼管，外管為φ57×3.5mm的鋼管。冷水在管內(nèi)流動，其流量為1.2m3/h，進口溫度為15℃；熱水在環(huán)隙流動，其流量為2m3/h，進口溫度為80℃。已知水的比熱容為4.18kJ/(kg·℃)，密度為1000kg/m3，傳熱系數(shù)K=1500W/(m2·℃)。試求：（1）兩流體的出口溫度；（2）換熱器的傳熱面積。w15.（15分）在一連續(xù)干燥器中，干燥某種濕物料。已知濕物料的處理量為1000kg/h，含水量為40%（濕基），干燥后物料的含水量降為5%（濕基）。干燥介質(zhì)為空氣，進入干燥器時的溫度為20℃，濕度為0.005kg/kg絕干氣，離開干燥器時的溫度為60℃，濕度為0.02kg/kg絕干氣。試求：（1）水分蒸發(fā)量；（2）絕干空氣用量；（3）干燥器的熱效率。答案：w1.Dw2.Bw3.Aw4.Cw5.Bw6.Bw7.Dw8.Aw9.Bw10.Dw11.離心泵的工作原理：離心泵一般由電機帶動葉輪高速旋轉，泵內(nèi)液體在離心力作用下從葉輪中心被甩向邊緣，使液體獲得動能和靜壓能。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)，經(jīng)泵的作用后以較高的壓力排出泵體，從而實現(xiàn)液體的輸送。w12.（1）吸收率η=95%，則y1=0.05，y2=y1(1-η)=0.05×(1-0.95)=0.0025。由操作液氣比L/V=2，平衡關系y=1.5x，根據(jù)全塔物料衡算和操作線方程可得：(L/V)=(y1-y2)/(x1-x2)，即2=(0.05-0.0025)/(x1-0)，解得x1=0.02375。（2）塔頂氣相組成y2=0.0025。w13.（1）精餾段操作線方程：R=3，xq=xF=0.5，yq=(R/(R+1))xq+(xD/(R+1))=(3/(3+1))×0.5+(0.95/(3+1))=0.6625。精餾段操作線方程為y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))=(3/(3+1))x+(0.95/(3+1))=0.75x+0.2375。（2）提餾段操作線方程：由全塔物料衡算可得W=F(xF-xW)/(xD-xW)=100×(0.5-0.05)/(0.95-0.05)=50kmol/h，L'=L+qF，q=1，L'=3×50+100=250kmol/h，V'=V-(1-q)F=4×50-0=200kmol/h。提餾段操作線方程為y=(L'/V')x-(W/V')xW=(250/200)x-(50/200)×0.05=1.25x-0.0125。w14.（1）水的質(zhì)量流量：qm1=ρ1V1=1000×1.2=1200kg/h，qm2=ρ2V2=1000×2=2000kg/h。設冷水出口溫度為t1，熱水出口溫度為t2，根據(jù)熱量衡算：qm1cp(t1-t01)=qm2cp(t02-t2)，即1200×4.18×(t1-15)=2000×4.18×(80-t2)。又因為逆流操作，對數(shù)平均溫差Δtm=((t02-t1)-(t2-t01))/ln((t02-t1)/(t2-t01))，傳熱速率Q=KAmΔtm，且Q=qm1cp(t1-t01)，聯(lián)立解得t1=32.4℃，t2=65.6℃。（2）對數(shù)平均溫差Δtm=((80-32.4)-(65.6-15))/ln((80-32.4)/(65.6-15))=42.1℃，Q=qm1cp(t1-t01)=1200×4.18×(32.4-15)=89544kJ/h=24.9kJ/s，由Q=KAmΔtm可得Am=Q/(KΔtm)=24.9×1000/(1500×42.1)=0.395m2。w15.（1）濕物料中絕干物料質(zhì)量：ms=mw(1-w1)/(1-w2)=1000×(1-0.4)/(1-0.05)=631.6kg/h，水分蒸發(fā)量：W=ms(w1-w2)/(1-w2)=631.6×(0.4-0.05)/(1-0.05)=234.4kg/h。（2）絕干空氣用量：L=W/(H2-H1)=234.4/(0.02-0.005)=15627kg絕干氣/h。（3）干燥器的熱效率：Q1=L(I1-I0)=L[(1.01+1.88H0)t0-(1.01+1.88H1)t1]=15627×[(1.01+1.88×0.005)×20-(1.01+1.88×0.0