2025年大學(xué)化工工藝（化工原理）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本大題共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.化工生產(chǎn)中常用的“三傳一反”是指（）A.動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng)工程B.動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、能量傳遞、化學(xué)反應(yīng)工程C.動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)D.動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、能量傳遞、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)2.流體在圓形直管中流動(dòng)時(shí)，若其已進(jìn)入阻力平方區(qū)，則摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系為（）A.Re增大，λ增大B.Re增大，λ減小C.Re增大，λ先增大后減小D.Re增大，λ基本不變3.某液體在內(nèi)徑為d的水平管路中穩(wěn)定流動(dòng)，其平均流速為u，當(dāng)它以相同的體積流量通過等長(zhǎng)的內(nèi)徑為d/2的管子時(shí)，若流體為層流，則壓降Δp為原來(lái)的（）A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍4.離心泵的效率η與流量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5.某離心泵在一定轉(zhuǎn)速下輸送密度為1000kg/m3的液體時(shí)，揚(yáng)程為50m，流量為0.01m3/s，軸功率為10kW。若用該泵輸送密度為800kg/m3的液體，其他條件不變，則此時(shí)的揚(yáng)程H、流量Q和軸功率P分別為（）A.H=50m，Q=0.01m3/s，P=10kWB.H=50m，Q=0.01m3/s，P=8kWC.H=40m，Q=0.008m3/s，P=8kWD.H=40m，Q=0.008m3/s，P=10kW6.用離心泵將水池中的水輸送到高位槽，若離心泵的安裝高度增加，則離心泵的（）A.流量增大B.揚(yáng)程增大C.允許吸上真空度減小D.效率增大7.往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法不包括（）A.旁路調(diào)節(jié)B.改變活塞行程C.改變泵的轉(zhuǎn)速D.出口閥門調(diào)節(jié)8.某氣體在一容器中，其壓力為p，溫度為T，體積為V。若將該氣體壓縮至原來(lái)體積的一半，且溫度不變，則此時(shí)氣體的壓力為（）A.p/2B.pC.2pD.4p9.氣體在等溫壓縮過程中，其內(nèi)能變化為（）A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定10.對(duì)流傳熱系數(shù)α的單位是（）A.W/(m2·K)B.W/(m·K)C.J/(m2·K)D.J/(m·K)11.間壁兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，要提高總傳熱系數(shù)K，關(guān)鍵在于提高（）A.較小的對(duì)流傳熱系數(shù)B.較大的對(duì)流傳熱系數(shù)C.兩側(cè)流體的平均溫度差D.間壁的導(dǎo)熱系數(shù)12.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（）A.蒸汽的溫度B.空氣的溫度C.蒸汽和空氣的平均溫度D.無(wú)法確定13.某逆流操作的列管式換熱器，傳熱面積為20m2，傳熱系數(shù)為100W/(m2·K)，熱流體的進(jìn)出口溫度分別為150℃和100℃，冷流體的進(jìn)出口溫度分別為50℃和80℃，則該換熱器的傳熱量為（）A.1×10?WB.2×10?WC.3×10?WD.4×10?W14.吸收操作的依據(jù)是（）A.氣體在液體中的溶解度不同B.液體在氣體中的溶解度不同C.氣體與液體之間的化學(xué)反應(yīng)D.氣體與液體之間的物理吸附15.在吸收過程中，吸收質(zhì)從氣相主體傳遞到液相主體的過程包括（）A.氣相主體到氣液界面的對(duì)流擴(kuò)散B.氣液界面到液相主體的對(duì)流擴(kuò)散C.氣相主體到氣液界面的分子擴(kuò)散和氣液界面到液相主體的分子擴(kuò)散D.氣相主體到氣液界面的對(duì)流擴(kuò)散和氣液界面到液相主體的對(duì)流擴(kuò)散16.亨利定律適用于（）A.理想氣體B.稀溶液中的溶質(zhì)C.難溶氣體D.易溶氣體17.在一定溫度和壓力下，某氣體在水中的溶解度與其平衡分壓的關(guān)系符合亨利定律。若該氣體的平衡分壓增大一倍，則其在水中的溶解度（）A.增大一倍B.減小一倍C.不變D.增大兩倍18.精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，其原因是（）A.塔頂易揮發(fā)組分濃度高，沸點(diǎn)低B.塔頂壓力低，沸點(diǎn)低C.塔底難揮發(fā)組分濃度高，沸點(diǎn)高D.塔底壓力高，沸點(diǎn)高19.精餾操作中，回流比R增大，則塔板數(shù)（）A.增多B.減少C.不變D.先增多后減少20.某二元理想溶液在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，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。若回流比R=2，則精餾段的上升蒸汽量V為（）A.150kmol/hB.200kmol/hC.250kmol/hD.300kmol/h第II卷（非選擇題共60分）答題要求：請(qǐng)將答案寫在答題紙上，要求書寫規(guī)范、工整。二、填空題（每題2分，共10分）1.流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力可分為______阻力和______阻力。2.離心泵的主要性能參數(shù)有______、______、______、______和______。3.對(duì)流傳熱的熱阻主要集中在______，因此減薄______是強(qiáng)化對(duì)流傳熱的主要途徑。4.吸收操作中，選擇吸收劑的主要依據(jù)是______、______、______和______。5.精餾塔的進(jìn)料熱狀況有______、______、______、______和______五種。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述流體流動(dòng)的連續(xù)性方程及其物理意義。2.簡(jiǎn)述離心泵的工作原理。3.簡(jiǎn)述影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素。4.簡(jiǎn)述精餾塔的物料衡算方程及其應(yīng)用。四、計(jì)算題（每題15分，共30分）1.某油品在一內(nèi)徑為100mm的水平管道中流動(dòng)，流量為0.01m3/s。已知油品的密度為850kg/m3，粘度為0.002Pa·s。試判斷該油品的流動(dòng)類型，并計(jì)算其雷諾數(shù)。若要使油品的雷諾數(shù)減小一半，可采取哪些措施？2.某逆流操作的列管式換熱器，用飽和蒸汽加熱空氣。飽和蒸汽的溫度為120℃，空氣的進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為80℃。已知傳熱系數(shù)K=100W/(m2·K)，傳熱面積A=10m2。求：（1）傳熱量Q；（2）空氣的流量m?（已知空氣的比熱容c?=1.01kJ/(kg·K)）。五、分析題（10分）某化工廠擬采用連續(xù)精餾塔分離乙醇-水混合液。已知進(jìn)料組成xF=0.4（摩爾分?jǐn)?shù)），餾出液組成xD=0.95，釜液組成xW=0.05。進(jìn)料流量F=100kmol/h，回流比R=3。試分析：（1）該精餾塔的理論塔板數(shù)；（2）若進(jìn)料熱狀況改變，對(duì)精餾塔的操作會(huì)產(chǎn)生哪些影響？答案：第I卷（選擇題共40分）1.A2.D3.C4.B5.B6.C7.D8.C9.C10.A11.A12.A13.B14.A15.D16.B17.A18.A19.B20.C第II卷（非選擇題共60分）二、填空題（每題2分，共10分）1.沿程；局部2.流量；揚(yáng)程；效率；軸功率；轉(zhuǎn)速3.滯流內(nèi)層；滯流內(nèi)層厚度4.溶解度大；選擇性高；腐蝕性??；揮發(fā)性??；粘度低5.冷液進(jìn)料；泡點(diǎn)進(jìn)料；氣液混合進(jìn)料；露點(diǎn)進(jìn)料；過熱蒸汽進(jìn)料三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.流體流動(dòng)的連續(xù)性方程為ρ?u?A?=ρ?u?A?，其物理意義是在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流體流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量相等。2.離心泵的工作原理是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，泵內(nèi)液體在離心力作用下獲得能量，從葉輪中心被甩向邊緣，以較高的速度流出葉輪，進(jìn)入蝸殼，使液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，從而實(shí)現(xiàn)液體的輸送。3.影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因素有：流體的種類和性質(zhì)（如密度、粘度、比熱容等）、流體的流動(dòng)狀態(tài)（層流或湍流）、傳熱面的形狀和尺寸、流體的相變化情況等。4.精餾塔的物料衡算方程包括總物料衡算方程F=D+W，易揮發(fā)組分物料衡算方程FxF=DxD+WxW。其應(yīng)用主要是通過已知的進(jìn)料量、組成以及餾出液和釜液的組成，計(jì)算餾出液和釜液的流量等參數(shù)，為精餾塔的設(shè)計(jì)和操作提供依據(jù)。四、計(jì)算題（每題15分，共30分）1.首先計(jì)算雷諾數(shù)Re=duρ/μ，d=0.1m，u=4Q/(πd2)=4×0.01/(3.14×0.12)=1.27m/s，ρ=850kg/m3，μ=0.002Pa·s，代入可得Re=0.1×1.27×850/0.002=53975＞4000，為湍流。若要使雷諾數(shù)減小一半，可減小流量或增大管徑或增大粘度。2.（1）對(duì)數(shù)平均溫差Δtm=(120-20)-(120-80)/ln((120-20)/(120-80))=66.7℃，傳熱量Q=KAΔtm=100×10×66.7=6.67×10?W。（2）由Q=m?c?(t?-t?)，可得m?=Q/(c?(t?-t?))=6.67×1