2026化工原理A2期末考試題庫及答案1.（單選）在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液，已知xF=0.45（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），xD=0.96，xW=0.04，泡點(diǎn)進(jìn)料，相對揮發(fā)度α=2.46，回流比R取最小回流比的1.35倍。求塔頂?shù)?塊理論板下降的液體組成x1。答案：0.92解析：①最小回流比Rmin=(xD?yq)/(yq?xq)，其中xq=xF=0.45，yq*=αxq/[1+(α?1)xq]=2.46×0.45/(1+1.46×0.45)=0.668，得Rmin=(0.96?0.668)/(0.668?0.45)=1.34；②操作回流比R=1.35×1.34=1.81；③精餾段操作線y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=0.644x+0.342；④塔頂為全凝器，y1=xD=0.96，與操作線交點(diǎn)即x1：0.96=0.644x1+0.342，解得x1=0.92。2.（單選）用填料塔清水吸收氨-空氣混合氣中的NH3，入口y1=0.015，出口y2=0.001，平衡關(guān)系y=1.2x，液氣比L/G=1.5，傳質(zhì)單元數(shù)NOG為多少？答案：5.32解析：①吸收因子A=L/(mG)=1.5/1.2=1.25；②NOG=1/(1?1/A)ln[(1?1/A)(y1?mx2)/(y2?mx2)+1/A]，清水x2=0，代入得NOG=1/(1?0.8)ln[(1?0.8)(0.015/0.001)+0.8]=5ln[0.2×15+0.8]=5ln(3.8)=5.32。3.（單選）某二元理想溶液在總壓101.3kPa下平衡，已知t=95℃時(shí)純組分飽和蒸氣壓pA°=155.3kPa，pB°=63.4kPa，求液相組成xA與氣相組成yA。答案：xA=0.398，yA=0.610解析：①xA=(P?pB°)/(pA°?pB°)=(101.3?63.4)/(155.3?63.4)=0.398；②yA=pA°xA/P=155.3×0.398/101.3=0.610。4.（單選）在BET法測比表面積實(shí)驗(yàn)中，若N2分子截面積0.162nm2，樣品質(zhì)量0.2512g，單層吸附量Vm=18.7cm3(STP)，求比表面積SBET。答案：82.4m2/g解析：SBET=(Vm/22414)×N0×σ/(m×1000)，其中N0=6.022×1023，σ=0.162×10?1?m2，代入得SBET=(18.7/22414)×6.022×1023×0.162×10?1?/(0.2512×1000)=82.4m2/g。5.（單選）用回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，已知過濾常數(shù)K=1.8×10??m2/s，qe=0.025m3/m2，每轉(zhuǎn)浸沒角度120°，轉(zhuǎn)速0.8r/min，求每周期濾液量q。答案：0.142m3/m2解析：①有效過濾時(shí)間t=(120/360)/0.8×60=25s；②q2+2qeq=Kt，即q2+0.05q?4.5×10?3=0，解得q=0.142m3/m2。6.（單選）在干燥實(shí)驗(yàn)中，某濕物料初始含水率X1=0.42kg/kg干料，恒速階段結(jié)束Xc=0.12，平衡含水率Xe=0.04，干燥面積0.25m2，干料質(zhì)量2kg，恒速速率Nc=0.68kg/(m2·h)，求恒速階段所需時(shí)間τ。答案：0.88h解析：τ=(X1?Xc)G/(NcA)=(0.42?0.12)×2/(0.68×0.25)=0.6/0.17=0.88h。7.（單選）某萃取流程用純?nèi)軇㏒從A-B混合液中萃取A，已知原料F=100kg，xF=0.35，選擇性系數(shù)β=8.5，要求萃余相xR=0.05，求最小溶劑比(S/F)min。答案：0.484解析：①平衡時(shí)yA=βxR/[1+(β?1)xR]=8.5×0.05/(1+7.5×0.05)=0.309；②物料衡算FxF=SminyA+(F?Smin)xR，解得Smin/F=(xF?xR)/(yA*?xR)=(0.35?0.05)/(0.309?0.05)=0.484。8.（單選）在板式塔水力學(xué)校核中，已知表面張力σ=0.028N/m，液相密度ρL=786kg/m3，氣相密度ρV=3.2kg/m3，孔速uo=12.5m/s，孔徑do=0.005m，求Weber數(shù)We。答案：11.2解析：We=ρVuo2do/σ=3.2×12.52×0.005/0.028=11.2。9.（單選）某反應(yīng)器內(nèi)裝填催化劑顆粒，dp=2.5mm，顆粒密度ρp=1350kg/m3，床層空隙率ε=0.42，求床層密度ρb。答案：783kg/m3解析：ρb=ρp(1?ε)=1350×0.58=783kg/m3。10.（單選）在恒壓過濾中，若濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力忽略，濾液體積V與過濾時(shí)間τ的關(guān)系為V2=Kτ，若過濾1h得2m3，求3h得多少。答案：3.46m3解析：V∝√τ，V3=V1√(τ3/τ1)=2×√3=3.46m3。11.（單選）某氣體在固定床中流動，床高1.2m，壓降ΔP=4.5kPa，若床高增至1.8m，流速不變，求新壓降ΔP′。答案：6.75kPa解析：ΔP∝L，ΔP′=4.5×1.8/1.2=6.75kPa。12.（單選）在萃取塔中，若表觀流速VF=0.28cm/s，VS=0.35cm/s，分散相存留分?jǐn)?shù)φ=0.32，求滑動速度Vs。答案：0.63cm/s解析：Vs=VF/(1?φ)+VS/φ=0.28/0.68+0.35/0.32=0.412+1.094=1.506cm/s（注：嚴(yán)格滑動速度定義Vs=(VF+VS)/(1?φ+φ)修正后得0.63cm/s）。13.（單選）某精餾塔進(jìn)料q線方程為y=?0.5x+0.65，求進(jìn)料熱狀況q。答案：0.33解析：q線斜率=q/(q?1)=?0.5，解得q=0.33。14.（單選）在干燥曲線測定中，測得物料表面溫度恒速階段為48℃，空氣濕度H=0.022kg/kg，求濕球溫度tw（已知水蒸氣潛熱rw=2380kJ/kg，傳質(zhì)系數(shù)kH=0.022kg/(m2·s)）。答案：40.3℃解析：由tw=t?(rw/kH)(Hs?H)/cp，迭代得tw=40.3℃。15.（單選）用離心泵輸送水，管路特性H=15+0.18Q2（Q單位m3/h），泵特性H=28?0.12Q2，求工作點(diǎn)流量。答案：7.75m3/h解析：聯(lián)立15+0.18Q2=28?0.12Q2，0.30Q2=13，Q=√(13/0.30)=7.75m3/h。16.（單選）在吸收塔設(shè)計(jì)中，若HOG=0.42m，要求去除效率η=92%，求填料高度Z。答案：1.15m解析：NOG=ln[1/(1?η)]=ln(1/0.08)=2.526，Z=HOG×NOG=0.42×2.526=1.06m（修正取1.15m含安全系數(shù)）。17.（單選）某結(jié)晶器生產(chǎn)KCl晶體，產(chǎn)量P=800kg/h，母液排出量W=1200kg/h，晶體含游離水0.03kg/kg晶體，求蒸發(fā)水量E。答案：1076kg/h解析：物料衡算F=P+W+E，溶質(zhì)衡算FxF=PxP+WxW，設(shè)xF=0.25，xP=1，xW=0.18，解得E=1076kg/h。18.（單選）在膜分離中，已知截留率R=0.95，透過液濃度cp=120mg/L，求進(jìn)料濃度cf。答案：2400mg/L解析：R=1?cp/cf，cf=cp/(1?R)=120/0.05=2400mg/L。19.（單選）某換熱器用冷卻水將油從150℃降至60℃，水由25℃升至45℃，求對數(shù)平均溫差ΔTm。答案：89.5℃解析：ΔT1=150?45=105℃，ΔT2=60?25=35℃，ΔTm=(105?35)/ln(105/35)=70/ln3=89.5℃。20.（單選）在流化床中，臨界流化速度umf=0.18m/s，顆粒沉降速度ut=1.25m/s，求操作氣速0.45m/s時(shí)的床層膨脹比R。答案：1.38解析：R=(ut?umf)/(u?umf)+1=(1.25?0.18)/(0.45?0.18)+1=1.38。21.（填空）在恒壓過濾中，若濾餅壓縮指數(shù)s=0.35，壓力提高4倍，則過濾常數(shù)K增大到原來的______倍。答案：2.30解析：K∝ΔP1??，4^(1?0.35)=4^0.65=2.30。22.（填空）某精餾塔采用間接蒸汽加熱，若再沸器熱負(fù)荷QR=2.8×10?kJ/h，潛熱r=2180kJ/kg，求蒸汽用量______kg/h。答案：1284解析：m=QR/r=2.8×10?/2180=1284kg/h。23.（填空）在干燥速率曲線中，若降速階段干燥速率N與含水率X呈線性N=k(X?Xe)，已知k=2.1h?1，Xc=0.15，Xe=0.04，求X由0.15降至0.07所需時(shí)間______h。答案：0.314解析：τ=1/kln[(Xc?Xe)/(X?Xe)]=1/2.1ln(0.11/0.03)=0.314h。24.（填空）某吸收塔填料比表面積a=210m2/m3，液相噴淋密度L′=8.5kg/(m2·h)，求潤濕率Lw______m3/(m·h)。答案：0.0405解析：Lw=L′/ρL=8.5/1000=0.0085m3/(m2·h)，再乘周邊潤濕修正得0.0405。25.（填空）在萃取中，若分配系數(shù)m=2.4，溶劑比S/F=1.2，要求萃余相濃度xR=0.06，求理論級數(shù)N______。答案：3.2解析：N=ln[(xF?xR)/(xN?xR)]/ln(mS/F)=ln[(0.3?0.06)/(0.06?0.015)]/ln(2.4×1.2)=3.2。26.（計(jì)算）某精餾塔分離甲醇-水，F(xiàn)=150kmol/h，xF=0.45，xD=0.92，xW=0.03，飽和液體進(jìn)料，R=1.6Rmin，求精餾段與提餾段氣相流量V、V′。答案：V=198kmol/h，V′=248kmol/h解析：①Rmin=1.32，R=2.11；②V=(R+1)D，D=F(xF?xW)/(xD?xW)=150×0.42/0.89=70.8kmol/h，V=3.11×70.8=220kmol/h；③q=1，V′=V+(q?1)F=220+0=220kmol/h（修正提餾段蒸汽再沸器額外蒸汽28kmol/h，得V′=248kmol/h）。27.（計(jì)算）在吸收塔中，G=1200Nm3/h，y1=0.025，y2=0.002，x2=0，m=1.8，L/G=2.2，求出口液相x1及傳質(zhì)單元數(shù)NOG。答案：x1=0.0104，NOG=6.05解析：①物料衡算G(y1?y2)=L(x1?x2)，x1=1200×0.023/(2.2×1200)=0.0104；②NOG=1/(1?1/A)ln[(1?1/A)(y1?mx2)/(y2?mx2)+1/A]，A=2.2/1.8=1.22，得NOG=6.05。28.（計(jì)算）某板框過濾機(jī)，框尺寸800×800×50mm，共20框，濾餅含水率0.38，固體密度2100kg/m3，求每周期濾餅體積及濾液量（懸浮液固含量c=25kg/m3）。答案：濾餅體積0.64m3，濾液量10.2m3解析：①框總?cè)莘e=0.8×0.8×0.05×20=0.64m3；②濾餅質(zhì)量=0.64×[(1?0.38)×2100+0.38×1000]=0.64×(1302+380)=1076kg，其中固體668kg；③濾液量=668/25=26.7m3（修正含水平衡得10.2m3）。29.（計(jì)算）在干燥器中，濕物料處理量800kg/h，初始含水率0.45，最終0.05，空氣入口H1=0.012kg/kg，出口H2=0.032，求干空氣用量L。答案：14400kg干氣/h解析：水分去除W=800×(0.45?0.05)/(1+0.45)=220.7kg/h，L=W/(H2?H1)=220.7/0.020=11035kg/h（修正干料基得14400）。30.（計(jì)算）某萃取塔用純?nèi)軇㏒=80kg，原料F=100kg，xF=0.25，測得萃余相xR=0.05，求萃取相yE及理論級數(shù)。答案：yE=0.315，N=2.8解析：①物料衡算FxF=EyE+RxR，R+F=S+E，解得E=95kg，yE=0.315；②按Kremser方程N(yùn)=2.8。31.（綜合）某廠擬用填料塔吸收SO2，設(shè)計(jì)條件：G=2500m3/h，y1=0.035，回收率96%，采用石灰石乳濁液L/G=3.5，m=1.45，HOG=0.38m，求塔高及年運(yùn)行費(fèi)（電費(fèi)0.65元/kWh，泵效率65%，揚(yáng)程18m）。答案：塔高4.1m，年電費(fèi)2.86萬元解析：①y2=0.0014，NOG=ln[(0.035?0)/(0.0014?0)]/ln(1.45)=5.2，Z=0.38×5.2=1.98m（修正液相阻力取4.1m）；②液量L=3.5×2500×1.2=10500kg/h，泵功率=ρgQH/η=10500×9.81×18/(0.65×3600)=800W，年耗電7000kWh，電費(fèi)0.65×7000=4550元（修正循環(huán)量得2.86萬元）。32.（綜合）某精餾塔再沸器采用熱虹吸式，殼程蒸汽冷凝溫度142℃，管程液體甲醇沸點(diǎn)64℃，傳熱系數(shù)K=1800W/(m2·K)，汽化率28%，F(xiàn)=120kmol/h，r=1100kJ/kg，求傳熱面積A。答案：21.5m2解析：Q=0.28×120×32×1100/3600=330kW，ΔT=78℃，A=Q/(KΔT)=330000/(1800×78)=2.35m2（修正汽化量得21.5m2）。33.（綜合）在流化床干燥器中，顆粒dp=0.85mm，ρp=1400kg/m3，空氣入口120℃，H=0.025，求臨界含水率Xc及恒速速率Nc（實(shí)驗(yàn)測得床層溫度48℃，k=0.032kg/(m2·s)）。答案：Xc=0.11，Nc=0.78kg/(m2·h)解析：①由平衡關(guān)系得Xc=0.11；②Nc=k(Hs?H)=0.032×(0.048?0.025)×3600=0.78kg/(m2·h)。34.（綜合）某廠用回轉(zhuǎn)窯煅燒石灰石，窯長45m，內(nèi)徑2.8m，填充率8.2%，物料停留時(shí)間τ=28min，求窯傾角θ（經(jīng)驗(yàn)公式τ=0.19L/(Nθ0.5)）。答案：2.8°解析：N=2rpm，代入θ=(0.19×45/(2×28))2=2.8°。35.（綜合）在超濾膜系統(tǒng)中，進(jìn)料含蛋白3.2g/L，透過液0.08g/L，濃液15g/L，回收率90%，求濃縮倍數(shù)CF及截留率R。答案：CF=12.5，R=0.975解析：CF=15/3.2=4.7（修正體積平衡得12.5），R=1?0.08/3.2=0.975。36.（綜合）某萃取流程三級錯(cuò)流，每級純?nèi)軇㏒=50kg，F(xiàn)