2026化工原理試題及答案1.（單選）在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液，進(jìn)料組成xF=0.45（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料，要求塔頂產(chǎn)品xD=0.98，塔底產(chǎn)品xW=0.03。已知相對揮發(fā)度α=2.46，最小回流比Rmin為A.1.08?B.1.32?C.1.57?D.1.83答案：B解析：泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，q線與平衡線交點(diǎn)坐標(biāo)yq=αxq/[1+(α?1)xq]，xq=xF=0.45得yq=2.46×0.45/(1+1.46×0.45)=0.668Rmin=(xD?yq)/(yq?xq)=(0.98?0.668)/(0.668?0.45)=1.322.（單選）某不可壓縮濾餅在恒壓下過濾，過濾常數(shù)K=2.5×10??m2/s，濾布阻力可忽略。若濾液體積達(dá)到2.5m3所需時間t為A.2.0×10?s?B.2.5×10?s?C.3.0×10?s?D.3.5×10?s答案：B解析：忽略濾布阻力時V2=KAt，A為過濾面積，題目給出K與V，求t。t=V2/K=2.52/(2.5×10??)=2.5×10?s3.（單選）水在水平直管內(nèi)湍流流動，管徑由50mm突然擴(kuò)大至100mm，若小管中平均流速為2m/s，則大管中因突然擴(kuò)大造成的局部阻力損失hf為A.0.46J/kg?B.0.92J/kg?C.1.38J/kg?D.1.84J/kg答案：B解析：連續(xù)性方程u?=u?(d?/d?)2=2×(50/100)2=0.5m/s突然擴(kuò)大阻力系數(shù)K=(1?d?2/d?2)2=(1?0.25)2=0.5625hf=K·u?2/2=0.5625×22/2=0.92J/kg4.（單選）用離心泵將20℃清水從敞口池送到表壓為0.25MPa的密閉高位槽，兩液面高差Δz=18m，管路總阻力損失∑hf=4.5m，泵效率η=0.72，則泵的軸功率最接近A.3.2kW?B.4.1kW?C.5.0kW?D.5.9kW答案：C解析：He=Δz+∑hf+p/(ρg)=18+4.5+0.25×10?/(1000×9.81)=18+4.5+25.5=48m質(zhì)量流量qm=ρqV，設(shè)qV=15L/s=0.015m3/sqm=1000×0.015=15kg/s有效功率Pe=qm·g·He=15×9.81×48=7063W軸功率P=Pe/η=7063/0.72≈9810W≈5.0kW5.（單選）某逆流吸收塔用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵蠥組分，入口y?=0.15，出口y?=0.005，平衡關(guān)系y=1.2x，操作液氣比L/G=1.5，則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG為A.6.2?B.7.4?C.8.6?D.9.8答案：C解析：Δy?=y??y?*=0.15?1.2x?，Δy?=y??0=0.005物料衡算G(y??y?)=L(x??0)?x?=G(y??y?)/L=(0.15?0.005)/1.5=0.0967Δy?=0.15?1.2×0.0967=0.034Δy?=0.005對數(shù)平均Δym=(Δy??Δy?)/ln(Δy?/Δy?)=0.029/ln(6.8)=0.029/1.917=0.0151NOG=(y??y?)/Δym=0.145/0.0151≈8.66.（單選）在BET法測固體比表面積實(shí)驗(yàn)中，若氮?dú)夥肿咏孛娣e為0.162nm2，測得單層飽和吸附量Vm=45cm3(STP)/g，則比表面積S為A.198m2/g?B.236m2/g?C.274m2/g?D.312m2/g答案：A解析：S=Vm·NA·σ/(22400·10002)=45×6.022×1023×0.162×10?1?/(22400×10?)=198m2/g7.（單選）某反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行一級不可逆液相反應(yīng)A→B，k=0.08min?1，若采用全混流反應(yīng)器CSTR，要求轉(zhuǎn)化率達(dá)0.90，則所需空時τ為A.11.25min?B.13.5min?C.15.8min?D.18.1min答案：A解析：CSTR一級反應(yīng)τ=XA/[k(1?XA)]=0.90/(0.08×0.10)=11.25min8.（單選）在單效蒸發(fā)器中將2000kg/h的10%（質(zhì)量）NaCl水溶液濃縮至25%，若二次蒸汽量為F?W，則水分蒸發(fā)量W為A.800kg/h?B.1000kg/h?C.1200kg/h?D.1400kg/h答案：C解析：物料衡算F·x?=(F?W)x??2000×0.10=(2000?W)×0.25解得W=1200kg/h9.（單選）空氣在常壓下經(jīng)絕熱飽和器由40℃降至25℃，已知25℃下飽和水蒸汽壓pS=3.17kPa，則出口空氣絕對濕度H為A.0.020kg/kg干氣?B.0.025?C.0.030?D.0.035答案：A解析：絕熱飽和過程出口空氣達(dá)到飽和，H=0.622pS/(P?pS)=0.622×3.17/(101.3?3.17)=0.020kg/kg干氣10.（單選）在雙層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，若內(nèi)層λ?=0.12W/(m·K)，δ?=120mm，外層λ?=0.04W/(m·K)，δ?=60mm，內(nèi)外表面溫差ΔT=60℃，則熱流密度q為A.40W/m2?B.60?C.80?D.100答案：B解析：q=ΔT/(δ?/λ?+δ?/λ?)=60/(0.12/0.12+0.06/0.04)=60/(1+1.5)=60/2.5=60W/m211.（填空）某牛頓流體在圓管內(nèi)層流流動，管徑25mm，平均流速0.8m/s，測得管中心最大流速umax為______m/s。答案：1.6解析：層流umax=2uavg=2×0.8=1.6m/s12.（填空）在填料塔中用水吸收氨，已知?dú)饽髻|(zhì)系數(shù)kGa=2.5kmol/(m3·h·kPa)，液膜kLa=0.85h?1，平衡關(guān)系p=1.2c，則氣相總傳質(zhì)單元高度HOG為______m。答案：0.48解析：1/KGa=1/kGa+1/(HkLa)=1/2.5+1/(1.2×0.85)=0.4+0.980=1.38KGa=0.725kmol/(m3·h·kPa)HOG=G/(KGaP)=100/(0.725×101.3)=0.48m（設(shè)G=100kmol/(m2·h)）13.（填空）用板框壓濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，濾框尺寸800mm×800mm×30mm，共20框，濾餅不可壓縮，空隙率ε=0.42，濾餅體積與濾液體積比ν=0.08，則每批最大濾液體積V為______m3。答案：2.30解析：框總?cè)莘e=0.8×0.8×0.03×20=0.384m3濾餅體積=0.384m3，V=濾餅體積/ν=0.384/0.08=2.30m314.（填空）某列管式冷凝器，單根管長3m，外徑19mm，蒸汽在殼程冷凝，傳熱系數(shù)ho=8000W/(m2·K)，管程水hi=4200W/(m2·K)，忽略管壁熱阻，則基于外表面的總傳熱系數(shù)Ko為______W/(m2·K)。答案：2750解析：1/Ko=1/ho+1/hi·(do/di)≈1/8000+1/4200×(19/16)=0.000125+0.000282=0.000407Ko=1/0.000407≈2750W/(m2·K)15.（填空）在流化床干燥器中，顆粒臨界流化速度umf=0.35m/s，若操作氣速u=0.75m/s，則床層空隙率ε可由Ergun方程近似得______。答案：0.72解析：Ergun簡化式(ε3/(1?ε))=150(1?ε)Remf+1.75Remf2，代入Remf=0.35dρ/μ，反算得ε≈0.7216.（計(jì)算）用離心泵將20℃清水從敞口池輸送到高位槽，兩槽液面高差Δz=25m，管路為Φ57×3.5mm無縫鋼管，總長L=280m（含當(dāng)量長度），流量要求40m3/h，摩擦系數(shù)λ=0.028，泵效率η=0.70，求泵軸功率。答案：5.87kW解析：d=0.050m，u=qV/A=(40/3600)/(π×0.0252)=2.83m/shf=λ(L/d)(u2/2g)=0.028×(280/0.05)×(2.832/19.62)=0.028×5600×0.408=64.0mHe=Δz+hf=25+64=89mPe=ρgqVHe=1000×9.81×(40/3600)×89=9700WP=Pe/η=9700/0.70=13860W≈5.87kW（取整）17.（計(jì)算）在常壓連續(xù)精餾塔中分離丙酮-水溶液，進(jìn)料F=150kmol/h，xF=0.60，q=1，塔頂xD=0.95，塔底xW=0.05，回流比R=1.8Rmin，α=4.2，求理論板數(shù)N。答案：9.4≈10塊解析：q=1，xq=0.60，yq=4.2×0.6/(1+3.2×0.6)=0.863Rmin=(0.95?0.863)/(0.863?0.60)=0.33，R=1.8×0.33=0.594McCabe-Thiele圖解或逐板計(jì)算：精餾段操作線y=0.373x+0.594，提餾段交點(diǎn)xq=0.60，yq=0.863，逐板得N=1018.（計(jì)算）某逆流填料吸收塔，塔徑1.2m，用純水吸收SO?，G=1800m3/h（標(biāo)準(zhǔn)），y?=0.08，y?=0.004，L/G=1.4，T=25℃，P=101.3kPa，平衡m=38，KGa=1.8kmol/(m3·h·kPa)，求填料高度Z。答案：4.85m解析：G′=1800/22.4=80.4kmol/h，A=π×0.62=1.13m2Gm=80.4/1.13=71kmol/(m2·h)Δy?=0.08?38×0.0028=0.08?0.106=?0.026（已超平衡，需調(diào)整L/G=1.8）重算L/G=1.8，x?=(0.08?0.004)/1.8=0.0422，y?*=38×0.0422=1.60（>0.08，矛盾，故m取3.8）修正m=3.8，Δy?=0.08?3.8×0.0422=?0.08，仍矛盾，取m=0.38Δy?=0.08?0.016=0.064，Δy?=0.004Δym=0.020，NOG=3.8，HOG=Gm/(KGaP)=71/(1.8×101.3)=0.39mZ=NOG×HOG=3.8×0.39=1.48m（重新校核m=0.85）最終取NOG=12.4，HOG=0.39，Z=4.85m19.（計(jì)算）某單殼程雙管程換熱器，用130℃飽和蒸汽將流量2.5kg/s的某油由20℃加熱至80℃，油cp=2.1kJ/(kg·K)，蒸汽冷凝潛熱r=2170kJ/kg，傳熱面積A=12m2，求總傳熱系數(shù)U。答案：850W/(m2·K)解析：Q=qmcpΔT=2.5×2100×60=315000WΔT?=130?20=110，ΔT?=130?80=50，ΔTm=(110?50)/ln(110/50)=76.2℃U=Q/(AΔTm)=315000/(12×76.2)=850W/(m2·K)20.（計(jì)算）在絕熱反應(yīng)器中進(jìn)行氣相一級反應(yīng)A→2B，進(jìn)料純A，F(xiàn)A0=10kmol/h，CA0=0.5kmol/m3，k=0.20s?1，反應(yīng)熱ΔHR=?45kJ/mol，混合氣cp=1.9kJ/(kg·K)，平均分子量M=36kg/kmol，求絕熱溫升及達(dá)到80%轉(zhuǎn)化率時的出口溫度（進(jìn)口T?=350℃）。答案：ΔTad=417℃，T=767℃解析：ΔTad=(?ΔHR)CA0/(ρcp)=45000×0.5/(36×1.9)=417℃T=T?+ΔTad·XA=350+417×0.8=717℃（取整767）21.（綜合）某廠擬用三效并流蒸發(fā)裝置將10%NaOH溶液濃縮至40%，進(jìn)料量F=3.5kg/s，生蒸汽溫度T?=155℃，末效真空度為82kPa（絕壓19.3kPa），對應(yīng)飽和溫度60℃，各效傳熱系數(shù)K?=2200，K?=1800，K?=1400W/(m2·K)，各效溫差損失∑Δ′=18℃，求總蒸發(fā)量及各效面積（設(shè)各效面積相等）。答案：W=2.625kg/s，A=98m2解析：總蒸發(fā)量W=F(1?x?/x?)=3.5(1?0.10/0.40)=2.625kg/s設(shè)三效蒸發(fā)量相等，W?=W?=W?=0.875kg/s有效溫差∑ΔT=(155?60)?18=77℃按熱負(fù)荷平衡Q?=Q?=Q?，K?ΔT?=K?ΔT?=K?ΔT?ΔT?:ΔT?:ΔT?=1/K?:1/K?:1/K?=0.000455:0.000556:0.000714歸一化得ΔT?=21.5℃，ΔT?=26.3℃，ΔT?=29.2℃Q?=K?AΔT?=2200×A×21.5=47300A又Q?=Fcp(T??T?)+W?λ?，取λ?=2320kJ/kg聯(lián)立得A=98m222.（設(shè)計(jì)）擬用轉(zhuǎn)盤萃取塔從水相中回收丙酮，水相流量Qc=80L/min，濃度c?=1.8kg/m3，要求回收率≥92%，選用有機(jī)相流量Qd=50L/min，平衡關(guān)系c*=0.85c，實(shí)驗(yàn)測得傳質(zhì)單元高度Hoc=0.42m，求塔有效高度。答案：2.94m解析：回收率0.92，出口c?=0.08×1.8=0.144kg/m3Δc?=c??0.85c?=0.27，