2025年大學化學工程與工藝（化工傳遞過程）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）（總共20題，每題2分，每題只有一個選項符合題意）1.化工傳遞過程中，質(zhì)量傳遞的基本方式不包括以下哪種？A.分子擴散B.對流擴散C.湍流擴散D.熱傳導2.關于菲克定律，下列說法錯誤的是？A.描述了分子擴散通量與濃度梯度的關系B.適用于穩(wěn)態(tài)擴散過程C.擴散系數(shù)與溫度無關D.通量方向與濃度梯度方向相反3.對流傳質(zhì)系數(shù)的影響因素不包括？A.流體的流速B.流體的物性C.傳質(zhì)表面的形狀和尺寸D.化學反應速率4.在雙膜理論中，氣液兩相間的傳質(zhì)阻力主要集中在？A.氣相主體B.液相主體C.氣膜和液膜D.相界面5.對于精餾塔中的精餾過程，以下說法正確的是？A.輕組分在液相中濃度高于氣相B.重組分在氣相中濃度高于液相C.精餾是利用組分揮發(fā)度差異進行分離D.回流比越大，分離效果越差6.吸收過程中，吸收劑的選擇不考慮以下因素？A.對溶質(zhì)的溶解度大B.揮發(fā)性小C.與溶質(zhì)有化學反應D.密度大7.以下哪種設備不屬于氣液傳質(zhì)設備？A.板式塔B.填料塔C.管式反應器D.鼓泡塔8.關于傳熱過程，下列說法正確的是？A.熱傳導只發(fā)生在固體中B.對流換熱是流體與固體表面間的傳熱C.輻射傳熱不需要介質(zhì)D.以上都對9.導熱系數(shù)與以下哪個因素無關？A.物質(zhì)種類B.溫度C.壓力D.濕度10.對流傳熱系數(shù)的關聯(lián)式中，不包含以下哪個準數(shù)？A.努塞爾特準數(shù)B.雷諾準數(shù)C.普朗特準數(shù)D.阿伏伽德羅常數(shù)11.輻射傳熱的基本定律是？A.傅里葉定律B.牛頓冷卻定律C.斯蒂芬-玻爾茲曼定律D.菲克定律12.對于無相變的流體在圓形直管內(nèi)的強制湍流，對流傳熱系數(shù)與流速的幾次方成正比？A.0.5B.0.8C.1D.1.813.在化工傳遞過程中，動量傳遞的主要表現(xiàn)形式是？A.流體的流動B.分子的振動C.熱量的傳遞D.質(zhì)量的交換14.流體在圓形直管內(nèi)流動時，層流內(nèi)層的厚度隨流速的增大而？A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小15.雷諾數(shù)反映了流體流動的？A.慣性力與粘性力之比B.慣性力與重力之比C.粘性力與重力之比D.壓力與粘性力之比16.關于流體的粘性，下列說法錯誤的是？A.粘性是流體抵抗流動的能力B.粘性隨溫度升高而增大C.粘性與流體的種類有關D.粘性系數(shù)是表示粘性大小的物理量17.以下哪種流體屬于牛頓流體？A.泥漿B.血液C.水D.油漆18.在化工生產(chǎn)中，為了強化傳熱，可采取以下措施，除了？A.增大傳熱面積B.提高傳熱系數(shù)C.降低冷熱流體的溫差D.增加流體的流速19.對于穩(wěn)態(tài)的質(zhì)量傳遞過程，以下說法正確的是？A.各處的質(zhì)量通量不隨時間變化B.濃度分布不隨位置變化C.傳質(zhì)速率為零D.只有分子擴散存在20.化工傳遞過程中，傳質(zhì)方向取決于？A.溫度差B.濃度差C.壓力差D.流速差第II卷（非選擇題共60分）（總共5題，每題12分）21.簡述分子擴散的基本原理，并說明菲克定律的表達式及各參數(shù)的含義。22.請詳細闡述雙膜理論的要點，并舉例說明其在吸收過程中的應用。23.對于精餾塔，分析進料熱狀態(tài)對精餾操作的影響，并說明如何根據(jù)進料情況選擇合適的精餾塔操作參數(shù)。24.材料：在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A。已知混合氣中溶質(zhì)A的初始濃度為0.05（摩爾分數(shù)），吸收率為95%，操作液氣比為1.5，平衡關系為y=2x。求：（1）塔底排出液中溶質(zhì)A的濃度；（2）塔頂氣相出口濃度。25.材料：有一圓形直管，內(nèi)徑為50mm，流體以平均流速0.5m/s在管內(nèi)流動。已知流體的密度為1000kg/m3，粘度為0.001Pa·s，求：（1）流體的雷諾數(shù)；（2）判斷流體的流動形態(tài)；（3）若要使流體進入湍流，流速至少應提高到多少？答案：1.D2.C3.D4.C5.C6.D7.C8.D9.D10.D11.C12.D13.A14.B15.A16.B17.C18.C19.A20.B21.分子擴散是由于分子的無規(guī)則熱運動引起的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。菲克定律表達式為J=-D(dc/dz)，其中J為擴散通量，單位時間內(nèi)通過單位面積的物質(zhì)量；D為擴散系數(shù)，反映分子擴散能力；dc/dz為濃度梯度，表示濃度隨位置的變化率。負號表示擴散方向與濃度梯度方向相反。22.雙膜理論要點：氣液兩相間存在穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)分別存在停滯的氣膜和液膜，傳質(zhì)阻力集中在這兩層膜內(nèi)；氣液兩相主體內(nèi)充分湍動，濃度均勻；相界面上氣液達到平衡。在吸收過程中，如用氨水吸收二氧化碳，根據(jù)雙膜理論，二氧化碳從氣相主體通過氣膜擴散到相界面，再通過液膜擴散到液相主體被氨水吸收。23.進料熱狀態(tài)影響精餾塔的能耗、塔內(nèi)氣液相流量等。冷進料使提餾段負荷增大；飽和液體進料提餾段氣液相負荷適中；氣液混合物進料使精餾段和提餾段氣液相負荷都增加；飽和蒸汽進料使精餾段負荷增大；過熱蒸汽進料影響更復雜。根據(jù)進料熱狀態(tài)確定合適的回流比、塔板數(shù)等操作參數(shù)，如冷進料可能需較大回流比。24.（1）吸收率η=(y1-y2)/y1=95%，y1=0.05，則y2=0.05×(1-95%)=0.0025。由操作液氣比L/V=1.5及平衡關系y=2x，在塔底x2=0。根據(jù)物料衡算L(x1-x2)=V(y1-y2)，可得x1=V(y1-y2)/L=(y1-y2)/1.5=(0.05-0.0025)/1.5=0.0317。（2）塔頂氣相出口濃度y2=0.0025。25.（1）雷諾數(shù)Re=duρ/μ，d=0.05m，u=0.5m/s，ρ=1000kg/m3，μ=0.001Pa·s，Re=0.05×0.5×1000