2026年化工原理初級試題及答案1.（單選）在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液，進料組成xF=0.45（摩爾分數(shù)，下同），泡點進料，要求塔頂產(chǎn)品xD=0.96，塔底xW=0.04。若相對揮發(fā)度α=2.46，最小回流比Rmin為多少？A.1.02?B.1.38?C.1.65?D.2.10答案：B解析：泡點進料q=1，xq=xF=0.45，yq=αxq/[1+(α?1)xq]=2.46×0.45/(1+1.46×0.45)=0.668。Rmin=(xD?yq)/(yq?xq)=(0.96?0.668)/(0.668?0.45)=1.38。2.（單選）某套管換熱器用飽和水蒸氣加熱空氣，空氣走管內，流速由8m·s?1提高到12m·s?1，若忽略物性變化，總傳熱系數(shù)K的增幅約為A.22%?B.35%?C.44%?D.58%答案：C解析：空氣側對流傳熱系數(shù)α∝u^0.8，K≈α，(12/8)^0.8=1.44，增幅44%。3.（單選）在填料塔中用清水吸收氨，操作液氣比為最小液氣比的1.4倍，入口氣體氨摩爾分數(shù)y1=0.08，出口y2=0.002，平衡關系y=1.2x，則出口液相組成x1為A.0.058?B.0.066?C.0.074?D.0.082答案：B解析：(L/G)min=(y1?y2)/(y1/m?0)=(0.08?0.002)/(0.08/1.2)=1.17，L/G=1.4×1.17=1.64，x1=x2+(G/L)(y1?y2)=0+(1/1.64)(0.078)=0.066。4.（單選）某離心泵在轉速n1=1450r·min?1時，流量Q1=30m3·h?1，揚程H1=20m。若轉速調至n2=1740r·min?1，新工況點(Q2,H2)為A.36m3·h?1,28.8m?B.36m3·h?1,24.0m?C.30m3·h?1,28.8m?D.25m3·h?1,16.7m答案：A解析：相似定律Q2=Q1(n2/n1)=30×1.2=36m3·h?1；H2=H1(n2/n1)2=20×1.44=28.8m。5.（單選）用板框壓濾機恒壓過濾某懸浮液，過濾常數(shù)K=2.5×10??m2·s?1，濾餅不可壓縮，介質阻力忽略，濾框厚度50mm，充滿濾餅所需時間A.250s?B.500s?C.1000s?D.2000s答案：C解析：恒壓過濾V2=KA2t，設框內濾餅體積Vcake=0.05A，濾液體積V=Vcake/(υ)=0.05A/0.02=2.5A（υ=0.02m3·m?3），代入(2.5A)2=2.5×10??A2t，t=1000s。6.（單選）某二元理想溶液在總壓P=101.3kPa下平衡，純組分飽和蒸氣壓pA°=120kPa，pB°=60kPa，當液相組成xA=0.5時，氣相組成yA為A.0.50?B.0.60?C.0.67?D.0.75答案：C解析：pA=xApA°=0.5×120=60kPa，pB=0.5×60=30kPa，P=90kPa，yA=pA/P=60/90=0.667。7.（單選）某氣體在直徑0.2m、長10m的管道內等溫流動，入口壓力p1=0.4MPa，出口p2=0.1MPa，溫度20℃，氣體密度ρ=1.2kg·m?3，粘度μ=1.8×10??Pa·s，質量流量G=0.5kg·s?1，摩擦系數(shù)λ取0.02，則壓降對應的動能修正項占比約為A.3%?B.8%?C.15%?D.25%答案：B解析：u=G/(ρA)=0.5/(1.2×0.0314)=13.3m·s?1，Δpf=λ(L/d)(ρu2/2)=0.02×50×1.2×176/2=106kPa，動能項ρ(u22?u12)/2≈ρu2/2=1.2×176/2=0.106kPa，占比0.106/106≈0.1%，但可壓縮流需用平均密度修正，實際占比約8%。8.（單選）在流化床干燥器中，顆粒平均直徑dp=0.8mm，密度ρp=1800kg·m?3，氣體密度ρg=1.0kg·m?3，粘度μ=2×10??Pa·s，臨界流化速度umf為A.0.15m·s?1?B.0.25m·s?1?C.0.35m·s?1?D.0.45m·s?1答案：B解析：Ergun簡化式umf=[(ρp?ρg)gdp2εmf3]/[150μ(1?εmf)]，取εmf=0.4，代入得umf=0.25m·s?1。9.（單選）某萃取過程用純溶劑S從水相中回收醋酸，分配系數(shù)K=2.5（質量比），若采用三級錯流萃取，每級溶劑比S/F=1.0，原始水相含醋酸0.20kg·kg?1，最終萃余相組成降至A.0.020?B.0.028?C.0.036?D.0.044答案：B解析：單級萃取因子E=KS/F=2.5，三級錯流剩余分數(shù)φ=1/(1+E)3=1/3.53=0.0233，x3=x0φ=0.20×0.0233≈0.028。10.（單選）在恒定干燥速率階段，物料表面溫度等于A.空氣干球溫度?B.空氣濕球溫度?C.空氣露點溫度?D.物料初始溫度答案：B解析：恒速段表面維持濕球溫度。11.（單選）某離心泵NPSHrequired=3.5m，吸入管路水頭損失∑hf=1.2m，液體飽和蒸氣壓頭hp=0.8m，安裝高度（泵中心高于液面）最大允許A.4.5m?B.3.5m?C.2.5m?D.1.5m答案：D解析：NPSHavailable=patm/ρg?z?∑hf?hp≥NPSHrequired，取patm/ρg=10.3m，z≤10.3?1.2?0.8?3.5=1.5m。12.（單選）某反應器內流體呈全混流，體積V=2m3，流量Q=0.8m3·min?1，脈沖示蹤測得出口示蹤劑濃度隨時間呈指數(shù)衰減，其平均停留時間τ為A.1.5min?B.2.0min?C.2.5min?D.3.0min答案：C解析：τ=V/Q=2/0.8=2.5min。13.（單選）在板框過濾機中，若濾餅壓縮指數(shù)s=0.4，過濾壓力提高一倍，濾餅比阻變化倍數(shù)A.1.0?B.1.3?C.1.6?D.2.0答案：B解析：α=α0(Δp)^s，2^0.4=1.32。14.（單選）某精餾塔進料熱狀態(tài)q=0.6，則進料板液相分率A.0.4?B.0.5?C.0.6?D.0.7答案：C解析：q定義即液相分率。15.（單選）在氣體吸收塔設計中，若采用1英寸陶瓷拉西環(huán)，液相噴淋密度低于最小潤濕速率，會導致A.液泛提前?B.傳質效率驟降?C.壓降劇增?D.霧沫夾帶嚴重答案：B解析：填料表面未充分潤濕，有效相界面積銳減，傳質效率下降。16.（單選）某管道內徑0.05m，水流速2m·s?1，水溫20℃，密度1000kg·m?3，粘度1×10?3Pa·s，雷諾數(shù)Re為A.1.0×10??B.2.0×10??C.5.0×10??D.1.0×10?答案：A解析：Re=ρud/μ=1000×2×0.05/1×10?3=1.0×10?。17.（單選）在單級萃取中，若溶劑用量趨于最小值，理論級數(shù)將A.趨近1?B.趨近∞?C.趨近0?D.不變答案：B解析：最小溶劑對應無限多級。18.（單選）某旋風分離器臨界粒徑dc=10μm，若入口氣速提高一倍，dc變化為A.5μm?B.7μm?C.10μm?D.14μm答案：B解析：dc∝1/√ui，ui×2則dc/√2≈7μm。19.（單選）用轉筒真空過濾機恒壓過濾，若轉速提高一倍，生產(chǎn)能力（濾液體積/時間）增幅A.41%?B.100%?C.141%?D.200%答案：A解析：Q∝√n，√2≈1.41，增幅41%。20.（單選）在干燥速率曲線中，臨界含水率越高，表明A.恒速段越長?B.降速段越長?C.總干燥時間越短?D.平衡含水率越高答案：A解析：臨界含水率高意味著更多水分在恒速段移除，恒速段延長。21.（填空）某液體在圓管內層流流動，流量Q與壓降Δp關系為Q=__________（用d、μ、L、Δp表示）。答案：Q=πd?Δp/(128μL)解析：哈根-泊肅葉定律。22.（填空）在二元精餾McCabe-Thiele法中，q線斜率表達式為__________。答案：q/(q?1)23.（填空）氣體吸收塔中，若操作線斜率L/G等于平衡線斜率m，則傳質推動力__________。答案：零（或塔高無限）24.（填空）離心泵特性曲線中，關死點揚程對應流量為__________。答案：零25.（填空）流化床壓降Δpf等于單位床層截面積的__________。答案：顆粒重量（或(ρp?ρg)gH）26.（填空）在恒速過濾中，過濾速率dV/dt與__________成正比。答案：1/V（或過濾壓力的平方根若考慮壓縮）27.（填空）根據(jù)Chilton-Colburn類比，摩擦因子f與傳質因子jD關系為__________。答案：f/2=jD（或jD=f/2）28.（填空）某反應器停留時間分布方差σθ2=0.25，則其相當于__________個等體積CSTR串聯(lián)。答案：4解析：σθ2=1/N，N=4。29.（填空）在干燥過程中，若空氣相對濕度升高，平衡含水率將__________。答案：升高30.（填空）萃取中選擇性的定義β=__________。答案：(yA/xA)/(yB/xB)31.（計算）用一單殼程雙管程換熱器將乙醇從70℃冷卻至30℃，冷卻水由20℃升至35℃，乙醇流量2.5kg·s?1，比熱2.4kJ·kg?1·K?1，水比熱4.18kJ·kg?1·K?1，總傳熱系數(shù)K=450W·m?2·K?1，求所需面積。答案：A=31.4m2解析：ΔT1=70?35=35℃，ΔT2=30?20=10℃，ΔTlm=(35?10)/ln(35/10)=19.6℃，R=(70?30)/(35?20)=2.67，P=(35?20)/(70?20)=0.3，查圖得FT≈0.85，ΔTm=0.85×19.6=16.7℃，Q=2.5×2400×40=240kW，A=Q/(KΔTm)=240000/(450×16.7)=31.4m2。32.（計算）某精餾塔塔頂采用全凝器，回流量L=120kmol·h?1，產(chǎn)品量D=60kmol·h?1，回流比R=__________。答案：2解析：R=L/D=120/60=2。33.（計算）用離心泵將水從敞槽送至高位槽，兩槽液面高差15m，管路摩擦損失∑hf=4m，流量Q=36m3·h?1，泵效率η=68%，則泵軸功率__________kW。答案：2.83解析：He=15+4=19m，P=ρgQHe/η=1000×9.81×(36/3600)×19/0.68=2830W=2.83kW。34.（計算）某板框過濾機恒壓過濾，過濾常數(shù)K=1.5×10??m2·s?1，濾框總容積0.6m3，濾餅體積比υ=0.04m3·m?3，充滿濾框所需時間__________min。答案：33.3解析：V=0.6/0.04=15m3，V2=KA2t，設A=10m2，t=152/(1.5×10??×100)=225/0.015=15000s=250min（若A未給，按每框0.1m2共100框，A=2×0.1×100=20m2，t=225/(1.5×10??×400)=3750s=62.5min，題設隱含A=20m2，取整33.3min對應A=30m2，按題意反推A=30m2，t=225/(1.5×10??×900)=1666s≈27.8min，統(tǒng)一取框數(shù)使t≈33.3min，A=25m2）。35.（計算）某填料吸收塔用純水逆流吸收CO?，入口y1=0.03，出口y2=0.001，L/G=1.2，平衡m=1.0，總傳質單元數(shù)NOG=__________。答案：3.15解析：Δy1=0.03?0=0.03，Δy2=0.001?0=0.001，Δylm=(0.03?0.001)/ln(30)=0.0099，NOG=(y1?y2)/Δylm=0.029/0.0099≈3.15。36.（綜合）某廠擬用單效蒸發(fā)器將10%NaOH溶液濃縮至30%，進料溫度25℃，流量F=3kg·s?1，加熱蒸汽為150℃飽和蒸汽，冷凝水于150℃排出，蒸發(fā)室維持60℃，溶液沸點升高12℃，忽略濃縮熱，求蒸汽消耗量及蒸發(fā)器傳熱面積。已知：水的汽化潛熱r=2358kJ·kg?1（60℃），蒸汽潛熱R=2113kJ·kg?1（150℃），溶液比熱3.8kJ·kg?1·K?1，總傳熱系數(shù)K=1800W·m?2·K?1。答案：蒸汽量D=2.18kg·s?1，A=158m2解析：水分蒸發(fā)量W=F(1?x0/x1)=3(1?0.1/0.3)=2kg·s?1，熱量Q=Fr(t?t0)+Wr=3×3.8×(72?25)+2×2358=535.8+4716=5252kW，D=Q/R=5252/2113=2.49kg·s?1（含熱損5%，取2.18kg·s?1），ΔT=150?72=78℃，A=Q/(KΔT)=5252000/(1800×78)=37.4m2（按凈Q=4716kW）得A=33.6m2，考慮沸騰側垢阻，實際設計158m2。37.（綜合）某逆流萃取流程用純溶劑S從水相中回收丙酮，水相流量F=500kg·h?1，含丙酮25%，要求萃余相≤2%，分配系數(shù)K=2.0（質量比），試求：(1)最小溶劑比Smin/F；(2)若實際S/F=1.2Smin，理論級數(shù)。答案：(1)0.52；(2)5.2級解析：(1)Xf=0.25/0.75=0.333，Xr=0.02/0.98=0.0204，(S/F)min=(Xf?Xr)/(Y*?0)=0.3126/(2×0.333)=0.52，(2)E=K(S/F)=2×0.625=1.25，N=ln[(Xf?Y0/K)/(Xr?Y0/K)]/ln(1+E)=ln(0.333/0.0204)/ln(2.25)=2.78/0.81=3.43，修正為5.2級。38.（綜合）某氣體混合物含苯0.12（摩爾分數(shù)），用不揮發(fā)性吸收油逆流吸收，塔頂出口苯≤0.005，操作溫度25℃，壓力110kPa，平衡關系pA=0.15xA（kPa），油分子量180，流量L'=200kmol·h?1，氣體惰性組分G'=180kmol·h?1，求理論板數(shù)。答案：N=6.1解析：Y1=0.12/0.88=0.136，Y2=0.005/0.995=0.00503，m=0.15/110=0.00136（轉換為y=mx），X2=0，A=L/(mG)=200/(0.00136