2025年大學(xué)第二學(xué)年（化學(xué)）化工原理基礎(chǔ)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，每題給出的選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求)1.以下關(guān)于流體靜力學(xué)基本方程的說法，錯誤的是（）A.反映了靜止流體中壓力、重力和勢能之間的關(guān)系B.同一靜止流體中，位置越高，壓力越大C.可用于計(jì)算流體在不同位置的壓力D.方程形式為p+ρgh=常數(shù)2.層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（）A.流速不同B.雷諾數(shù)不同C.流道形狀不同D.流體微團(tuán)的運(yùn)動方式不同3.離心泵的揚(yáng)程是指（）A.泵實(shí)際的升揚(yáng)高度B.泵將液體從低處送到高處的高度C.泵對單位重量液體提供的有效能量D.泵的吸上高度4.當(dāng)離心泵的轉(zhuǎn)速增加時，其流量、揚(yáng)程和功率的變化趨勢是（）A.流量增大，揚(yáng)程增大，功率增大B.流量增大，揚(yáng)程減小，功率增大C.流量減小，揚(yáng)程增大，功率減小D.流量減小，揚(yáng)程減小，功率減小5.以下哪種情況會使離心泵發(fā)生氣縛現(xiàn)象（）A.泵內(nèi)有空氣B.泵的安裝高度過高C.液體溫度過高D.流量過大6.對于精餾塔，進(jìn)料熱狀況參數(shù)q=1時，表示（）A.進(jìn)料為飽和液體B.進(jìn)料為飽和蒸汽C.進(jìn)料為氣液混合物D.進(jìn)料為過冷液體7.在精餾操作中，回流比增大，塔頂產(chǎn)品組成（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低8.吸收操作中，吸收劑的選擇原則不包括（）A.對溶質(zhì)有較大的溶解度B.揮發(fā)性小C.與溶質(zhì)有化學(xué)反應(yīng)D.密度大9.雙膜理論認(rèn)為，吸收過程的主要阻力集中在（）A.氣膜和液膜B.氣相主體C.液相主體D.相界面10.萃取操作中，萃取劑的選擇性系數(shù)β（）A.越大越好B.越小越好C.等于1最好D.與分離效果無關(guān)11.以下關(guān)于干燥過程的說法，正確的是（）A.干燥是一個傳熱過程B.干燥是一個傳質(zhì)過程C.干燥是傳熱和傳質(zhì)同時進(jìn)行的過程D.干燥只與溫度有關(guān)12.濕空氣的濕度H與以下哪個因素?zé)o關(guān)（）A.總壓pB.水汽分壓pvC.溫度tD.空氣的質(zhì)量流量13.在恒速干燥階段，物料的干燥速率（）A.逐漸增大B.逐漸減小C.保持不變D.先增大后減小14.過濾操作中，過濾介質(zhì)的作用是（）A.截留固體顆粒B.增加過濾阻力C.提高過濾速度D.降低濾液濃度15.以下哪種過濾方式屬于深層過濾（）A.板框壓濾機(jī)B.真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)C.袋式過濾器D.砂濾器16.以下關(guān)于沉降的說法，錯誤的是（）A.沉降是指懸浮在流體中的固體顆粒在重力作用下的下沉過程B.沉降速度與顆粒直徑有關(guān)C.沉降速度與流體的黏度有關(guān)D.沉降速度與顆粒的密度無關(guān)17.離心沉降與重力沉降相比，其優(yōu)點(diǎn)是（）A.沉降速度快B.設(shè)備簡單C.能耗低D.分離效果好18.以下關(guān)于流化床干燥器的說法，正確的是（）A.適用于處理量大、易干燥的物料B.干燥效率低C.設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜D.能耗高19.以下哪種換熱器屬于間壁式換熱器（）A.夾套式換熱器B.蛇管式換熱器C.套管式換熱器D.以上都是20.在列管式換熱器中，熱流體走管程，冷流體走殼程，主要是為了（）A.提高傳熱系數(shù)B.便于清洗C.減少熱損失D.降低設(shè)備成本第II卷（非選擇題，共60分）21.填空題(總共5題，每題2分，將正確答案填在橫線上)（1）流體在圓形直管中作層流流動時，其摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系為______。（2）精餾塔的進(jìn)料熱狀況有______種。（3）吸收操作中，亨利系數(shù)E越大，表明氣體的溶解度______。（4）過濾常數(shù)K與過濾面積A的______次方成正比。（5）在干燥過程中，物料的臨界含水量是指______。22.簡答題(總共3題，每題10分，簡要回答問題)（1）簡述離心泵的工作原理。（2）說明精餾塔的塔頂和塔底溫度為什么不同。（3）解釋吸收操作中傳質(zhì)速率的影響因素。23.計(jì)算題(總共2題，每題15分，計(jì)算并寫出計(jì)算過程)（1）某精餾塔，進(jìn)料量為100kmol/h，進(jìn)料組成xF=0.5（摩爾分?jǐn)?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(diǎn)進(jìn)料。試求塔頂和塔底的產(chǎn)品量。（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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），溶質(zhì)A的含量為5%（體積分?jǐn)?shù)），要求溶質(zhì)A被吸收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=mx，m=1.5。試求吸收劑用量。24.分析題(總共1題，15分，閱讀材料并回答問題)材料：某化工廠采用連續(xù)精餾塔分離苯-甲苯混合液。在操作過程中，發(fā)現(xiàn)塔頂產(chǎn)品中苯的含量下降，塔底產(chǎn)品中甲苯的含量上升。經(jīng)檢查，進(jìn)料流量、組成和熱狀況均正常，塔的操作壓力和溫度也無明顯變化。問題：請分析可能導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。25.設(shè)計(jì)題(總共1題，15分，根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)一個簡單的吸收塔，用于吸收廢氣中的二氧化硫。已知廢氣流量為1000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），二氧化硫含量為0.1%（體積分?jǐn)?shù)），要求二氧化硫的吸收率為90%。選擇合適的吸收劑，確定吸收塔的主要尺寸和操作條件。答案：1.B2.D3.C4.A5.A6.A7.A8.D9.A10.A11.C12.D13.C14.A15.D16.D17.A18.A19.D20.A21.（1）λ=64/Re；（2）5；（3）越?。唬?）1/2；（5）干燥速率開始下降時的含水量22.（1）離心泵的工作原理：依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，使液體獲得離心力，從葉輪中心被拋向邊緣，液體的靜壓能和動能增加。在蝸殼中，液體的部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，從而實(shí)現(xiàn)液體的輸送。（2）精餾塔中，塔頂溫度低于塔底溫度。因?yàn)樗斠讚]發(fā)組分濃度高，沸點(diǎn)低，在上升蒸汽與回流液體進(jìn)行熱量和質(zhì)量交換過程中不斷汽化，溫度降低；塔底難揮發(fā)組分濃度高，沸點(diǎn)高，上升蒸汽中的熱量不斷被冷凝，溫度升高。（3）吸收操作中傳質(zhì)速率的影響因素有：氣液兩相的濃度差、傳質(zhì)系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、溫度、壓力、相界面面積等。濃度差越大，傳質(zhì)速率越快；傳質(zhì)系數(shù)越大，傳質(zhì)速率越快；擴(kuò)散系數(shù)越大，傳質(zhì)速率越快；溫度升高，傳質(zhì)速率加快；壓力增大，傳質(zhì)速率加快；相界面面積越大，傳質(zhì)速率越快。23.（1）由物料衡算可得：進(jìn)料量F=D+W進(jìn)料組成xF=0.5=(DxD+WxW)/(D+W)已知F=100kmol/h，xD=0.95，xW=0.05，R=3由回流比定義R=L/D，可得L=3D精餾段操作線方程為y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))提餾段操作線方程為y'=(L'x-WxW)/(V')其中L'=L+qF=3D+F=3D+100V'=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F=4D-100聯(lián)立求解可得D=47.5kmol/h，W=52.5kmol/h（2）最小吸收劑用量Lmin：混合氣中溶質(zhì)A的摩爾流量G=1000×0.05/22.4=2.232kmol/h吸收后溶質(zhì)A的摩爾流量G'=G(1-η)=2.232×(1-0.95)=0.1116kmol/h由氣液平衡關(guān)系y=mx，可得x=y/m當(dāng)y=0.05時，x=0.05/1.5=0.0333Lmin=G(x1-x2)/(x1-x2)=2.232×(0.05-0)/(0.05-0.0333)=6.62kmol/h實(shí)際吸收劑用量L=1.5Lmin=1.5×6.62=9.93kmol/h24.可能原因：回流比減小，導(dǎo)致精餾段分離能力下降，塔頂苯含量降低；塔板效率降低，傳質(zhì)傳熱效果變差，分離效果下降；進(jìn)料位置改變，影響了精餾塔內(nèi)氣液分布；塔內(nèi)有泄漏，使氣液接觸不充分。解決措施：檢查回流比控制系統(tǒng)，恢復(fù)合適的回流比；檢查塔板，如有損壞及時修復(fù)或更換；核對進(jìn)料位置，確保正確；檢查塔體密封，消除泄漏點(diǎn)。25.吸收劑選擇：可選用氫氧化鈉溶液。主要尺寸和操作條件：吸收塔直徑：根據(jù)廢氣流量和空塔氣速計(jì)算，設(shè)空塔氣速為1.5m/s，則直徑D=