2025年大學三年級（化學工程與工藝）化工原理試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40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20題，每題2分，每題選出答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。不能答在試卷上。)1.化工生產(chǎn)過程中，“三傳一反”不包括以下哪一項？（）A.動量傳遞B.熱量傳遞C.質(zhì)量傳遞D.能量轉(zhuǎn)換2.流體在圓形直管中作層流流動時，其平均流速u與最大流速umax的關(guān)系為（）A.u=0.5umaxB.u=0.6umaxC.u=0.8umaxD.u=umax3.離心泵的揚程是指（）A.泵實際的升揚高度B.泵將液體升揚的高度C.泵對單位重量液體提供的有效能量D.泵的吸入高度和壓出高度之和4.某離心泵在運行一段時間后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，應采取的措施是（）A.停泵，向泵內(nèi)灌液B.降低泵的安裝高度C.檢查進口管路是否有泄漏D.增大泵的流量5.精餾塔的進料熱狀況參數(shù)q的物理意義是（）A.1kmol進料變成飽和蒸汽所需的熱量B.1kmol進料變成飽和液體所需的熱量C.1kmol進料中液相所占的分率D.1kmol進料中氣相所占的分率6.在二元連續(xù)精餾塔中，精餾段操作線方程為y=0.75x+0.2075，則回流比R為（）A.3B.4C.5D.67.吸收操作的依據(jù)是（）A.液體均相混合原理B.氣體的擴散原理C.相似相溶原理D.液體的對流原理8.對于低濃度氣體吸收，當其他條件不變時，若增加吸收劑用量，則吸收過程的推動力（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定9.在填料吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)，當操作條件一定時，增加吸收劑用量，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG將（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定10.萃取操作中，選擇萃取劑的主要原則不包括（）A.萃取劑與原溶劑互不相溶B.萃取劑對溶質(zhì)有較大的溶解能力C.萃取劑的沸點要高于溶質(zhì)的沸點D.萃取劑與溶質(zhì)的化學反應選擇性好11.以下哪種設(shè)備不屬于蒸發(fā)器的類型？（）A.中央循環(huán)管式蒸發(fā)器B.列文式蒸發(fā)器C.外熱式蒸發(fā)器D.板式換熱器12.在蒸發(fā)操作中，加熱蒸汽的壓力升高，則溶液的沸點（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定13.結(jié)晶操作中，溶液的過飽和度與結(jié)晶速率的關(guān)系是（）A.過飽和度越大，結(jié)晶速率越快B.過飽和度越大，結(jié)晶速率越慢C.過飽和度與結(jié)晶速率無關(guān)D.過飽和度適中時結(jié)晶速率最快14.以下哪種過濾設(shè)備屬于連續(xù)式過濾機？（）A.板框壓濾機B.葉濾機C.轉(zhuǎn)筒真空過濾機D.真空抽濾機15.過濾操作中，過濾介質(zhì)的阻力忽略不計時，恒壓過濾的過濾速率與過濾時間的關(guān)系是（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比16.干燥過程中，濕空氣的濕度H與水汽分壓p的關(guān)系是（）A.H=0.622p/(P-p)B.H=0.622p/PC.H=p/(P-p)D.H=p/P17.在對流干燥過程中，濕物料表面的溫度Tw與空氣的濕球溫度tw的關(guān)系是（）A.Tw>twB.Tw=twC.Tw<twD.無法確定18.間歇精餾與連續(xù)精餾相比，其特點是（）A.生產(chǎn)能力大B.產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定C.操作靈活D.能耗低19.吸收塔中，填料層高度的計算依據(jù)是（）A.物料衡算B.熱量衡算C.傳質(zhì)速率方程D.動量衡算20.離心泵的效率與流量的關(guān)系是（）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.流量與效率無關(guān)第II卷（非選擇題共60分）二、填空題（每題2分，共10分）1.化工原理中的“三傳”是指______、______和______。2.流體在管內(nèi)流動時，層流的雷諾數(shù)范圍是______，湍流的雷諾數(shù)范圍是______。3.精餾塔的進料熱狀況有______、______、______、______和______五種。4.吸收操作中，吸收劑的選擇原則是______、______、______、______和______。5.蒸發(fā)操作中，蒸發(fā)器的傳熱溫差損失包括______、______和______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述離心泵的工作原理。2.什么是精餾塔的全塔效率？它與哪些因素有關(guān)？3.說明吸收操作中，氣液兩相接觸方式對吸收效果的影響。4.簡述過濾操作的基本原理。四、計算題（每題15分，共30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，塔底產(chǎn)品組成xW=0.05。已知回流比R=3，泡點進料。試求：（1）塔頂產(chǎn)品量D和塔底產(chǎn)品量W；（2）精餾段操作線方程；（3）提餾段操作線方程。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)），要求溶質(zhì)A的吸收率為95%。吸收劑用量為最小用量的1.5倍，操作條件下的氣液平衡關(guān)系為y=2x。試求：（1）吸收劑用量L；（2）出塔液相組成x1；（3）若塔徑為1m，求氣相總傳質(zhì)單元高度HOG。（已知氣相總傳質(zhì)系數(shù)KGa=0.05kmol/(m3·s)）答案1.D2.A3.C4.A5.B6.A7.B8.A9.B10.C11.D12.A13.A14.C15.D16.A17.B18.C19.C20.B二、1.動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞2.Re≤2000、Re＞40003.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4.溶解度大、選擇性高、腐蝕性小、揮發(fā)度低、再生容易5.溶液沸點升高、加熱蒸汽與溶液的溫差、管路阻力三、1.離心泵的工作原理：離心泵依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，使液體在離心力的作用下從葉輪中心被甩向葉輪外周，獲得動能和靜壓能。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)，從而實現(xiàn)液體的輸送。2.精餾塔的全塔效率是指理論塔板數(shù)與實際塔板數(shù)之比。它與物系的性質(zhì)（如相對揮發(fā)度）、操作條件（如回流比、進料熱狀況等）以及塔的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。3.氣液兩相接觸方式對吸收效果的影響：氣液兩相接觸方式主要有逆流、并流等。逆流接觸時，氣液兩相的濃度差在整個塔內(nèi)分布較為均勻，傳質(zhì)推動力較大，吸收效果較好；并流接觸時，傳質(zhì)推動力逐漸減小，吸收效果相對較差。4.過濾操作的基本原理：過濾是借助過濾介質(zhì)，在壓力差的作用下，使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)表面，從而實現(xiàn)固液分離的操作。四、1.（1）由物料衡算可得：F=D+WF×xF=D×xD+W×xW代入數(shù)據(jù)：100=D+W100×0.5=D×0.95+W×0.05解得：D=50kmol/h，W=50kmol/h（2）精餾段操作線方程：y=R/(R+1)x+xD/(R+1)y=3/(3+1)x+0.95/(3+1)y=0.75x+0.2375（3）提餾段操作線方程：L'=L+qF=3×50+1×100=250kmol/hV'=V=(R+1)D=(3+1)×50=200kmol/hy=L'/V'x-WxW/V'y=250/200x-50×0.05/200y=1.25x-0.01252.（1）最小吸收劑用量：y1=0.05y2=y1(1-η)=0.05×(1-0.95)=0.0025x2=0由操作線斜率：(L/G)min=(y1-y2)/(x1-x2)x1=y1/m=0.05/2=0.025(L/G)min=(0.05-0.0025)/(0.025-0)=1.9吸收劑用量：L=1.5×(L/G)min×GG=1000/22.4=44.64kmol/hL=1.5×1.9×44.64=127.3kmol