2025年大學大二（化學工程）化工原理綜合測試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：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10題，每題3分)1.流體在圓形直管中作層流流動，如果流量等不變，只是將管徑增大一倍，則阻力損失變?yōu)樵瓉淼模ǎ?。A.1/2B.1/4C.1/8D.1/162.離心泵的效率η和流量Q的關系為（）。A.Q增大，η增大B.Q增大，η先增大后減小C.Q增大，η減小D.Q增大，η先減小后增大3.在精餾塔中，加料板以上的塔段稱為（）。A.精餾段B.提餾段C.進料段D.回流段4.萃取操作中，選擇萃取劑的主要原則是（）。A.對溶質(zhì)的溶解度大B.與原溶劑互不相溶C.對溶質(zhì)的選擇性高D.以上都是5.吸收操作中，吸收劑的選擇應考慮的因素不包括（）。A.溶解度B.選擇性C.揮發(fā)性D.腐蝕性6.對于一定干球溫度的空氣，當其相對濕度愈低時，其濕球溫度（）。A.愈高B.愈低C.不變D.不一定7.干燥過程中，物料的平衡水分與下列因素有關的是（）。A.物料的性質(zhì)B.空氣的狀態(tài)C.干燥的方法D.以上都是8.板式塔中，塔板效率最高的是（）。A.泡罩塔B.篩板塔C.浮閥塔D.填料塔9.傳熱過程中，熱阻主要集中在（）。A.熱流體一側(cè)B.冷流體一側(cè)C.傳熱壁面D.不確定10.套管換熱器中，內(nèi)管走熱流體，外管走冷流體，為了強化傳熱，應采取的措施是（）。A.增大內(nèi)管管徑B.增大外管管徑C.提高熱流體流速D.提高冷流體流速第II卷（非選擇題共70分）11.填空題：每題2分，共10分。（1）流體在管內(nèi)流動時，滯流內(nèi)層的厚度隨雷諾數(shù)的增大而______。（2）離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時，會發(fā)生______現(xiàn)象。（3）精餾操作中，回流比增大，塔頂產(chǎn)品組成______。（4）吸收操作中，亨利系數(shù)E值越大，表明氣體的溶解度______。（5）干燥過程中，物料的臨界含水量是區(qū)分______和______的分界點。12.簡答題：每題10分，共20分。（1）簡述離心泵的工作原理。（2）簡述精餾塔的工作原理。13.計算題：每題20分，共20分。某精餾塔進料量為100kmol/h，進料組成xF=0.5（摩爾分數(shù)），要求塔頂產(chǎn)品組成xD=0.9，塔底產(chǎn)品組成xW=0.1。已知回流比R=3，泡點進料，塔頂采用全凝器，塔釜間接蒸汽加熱。試求：（1）塔頂產(chǎn)品量D和塔底產(chǎn)品量W；（2）精餾段操作線方程；（3）提餾段操作線方程。14.分析題：20分。材料：在某化工生產(chǎn)中，需要將一種易揮發(fā)的有機液體從水溶液中分離出來。現(xiàn)采用萃取的方法，選用了一種萃取劑。經(jīng)過一段時間的操作后，發(fā)現(xiàn)分離效果不理想。問題：請分析可能導致分離效果不理想的原因，并提出改進措施。15.設計題：20分。材料：某工廠需要設計一個連續(xù)精餾塔，用于分離乙醇-水混合液。已知進料流量為100kmol/h，進料組成xF=0.4（摩爾分數(shù)），要求塔頂產(chǎn)品組成xD=0.8，塔底產(chǎn)品組成xW=0.05?；亓鞅萊=2.5，泡點進料。問題：請設計該精餾塔的塔板數(shù)，并確定進料位置。答案：1.D2.B3.A4.D5.C6.B7.D8.C9.C10.D11.（1）減?。?）氣縛（3）提高（4）越小（5）恒速干燥階段、降速干燥階段12.（1）離心泵的工作原理是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，泵內(nèi)液體在慣性離心力作用下，自葉輪中心被甩向外界并獲得能量，使液體靜壓能和動能均增加，被輸送到排出管。同時，葉輪中心處液體因被甩出而形成低壓區(qū)，外界液體在壓差作用下進入泵內(nèi)，形成連續(xù)的輸送過程。（2）精餾塔的工作原理是利用混合物中各組分揮發(fā)度不同，將液體混合物多次部分汽化和部分冷凝，使氣相中的輕組分濃度不斷提高，液相中的重組分濃度不斷提高，從而實現(xiàn)分離目的。上升蒸汽與下降液體在塔板上接觸傳質(zhì)傳熱，使蒸汽中輕組分不斷增濃，液體中重組分不斷增濃。13.（1）由物料衡算可得：F=D+W，F(xiàn)×xF=D×xD+W×xW，代入數(shù)據(jù)解得D=40kmol/h，W=60kmol/h。（2）精餾段操作線方程：y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，將R=3，xD=0.9代入得y=0.75x+0.225。（3）提餾段操作線方程：y'=(L'/V')x'-(WxW/V')，L'=L+qF=RD+F=3×40+100=220kmol/h，V'=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F=(3+1)×40-(1-1)×100=160kmol/h，代入數(shù)據(jù)得y'=1.375x'-0.0375。14.可能原因：萃取劑選擇不當，對溶質(zhì)的選擇性不夠高；萃取劑與原溶劑互溶度較大；萃取溫度、時間等操作條件不合適；設備存在泄漏等問題。改進措施：重新篩選萃取劑，提高選擇性；優(yōu)化操作條件，如控制溫度、時間等；檢查設備，確保無泄漏；適當增加萃取級數(shù)。15.首先求最小回流比Rmin，根據(jù)進料組成和分離要求