化工設(shè)備基礎(chǔ)知識試題及答案(第三版)前五章第一章流體輸送機(jī)械1.單級離心泵在額定流量下效率最高，若關(guān)小出口閥，則泵的軸功率將A.增大?B.減小?C.先增后減?D.基本不變答案：B解析：關(guān)小閥門使管路阻力曲線變陡，工作點左移，流量下降。離心泵軸功率與流量近似成正比，流量減小則軸功率下降。雖然閥門節(jié)流產(chǎn)生附加損失，但電機(jī)輸出功率仍降低，故選B。2.某裝置用雙螺桿泵輸送黏度為800mm2/s的聚合物溶液，泵的容積效率88%。若理論流量50m3/h，實際流量為A.44?B.46?C.48?D.52答案：A解析：實際流量=理論流量×容積效率=50×0.88=44m3/h。螺桿泵在高黏度下滑移量小，但題目已給出容積效率，直接計算即可。3.往復(fù)泵安裝旁路調(diào)節(jié)流量的實質(zhì)是A.改變管路特性?B.改變泵特性?C.改變系統(tǒng)靜壓?D.改變吸入條件答案：A解析：旁路將部分排出液體引回吸入罐，相當(dāng)于增加一條并聯(lián)管路，使系統(tǒng)總阻力下降，管路特性曲線變平坦，從而改變工作點，選A。4.當(dāng)輸送溫度120℃的飽和水時，離心泵吸入管路的設(shè)計必須重點校核A.汽蝕余量NPSH?B.管路熱脹補(bǔ)償?C.密封環(huán)材質(zhì)?D.電機(jī)防爆等級答案：A解析：高溫飽和水蒸氣壓高，NPSH裕量不足時極易汽蝕，需校核有效汽蝕余量NPSHa與必需汽蝕余量NPSHr的關(guān)系，選A。5.某離心泵樣本給出NPSHr=4.2m，吸入罐液面絕對壓力110kPa，液體密度980kg/m3，飽和蒸氣壓12.3kPa，吸入管路損失1.1m，則最大安裝高度為A.3.8?B.2.7?C.1.9?D.0.6答案：C解析：NPSHa=(P_abs/ρg?P_v/ρg)?h_f?H_g≥NPSHr，代入數(shù)據(jù)得H_g≤(110?12.3)×1000/(980×9.81)?1.1?4.2≈1.9m，選C。6.判斷：采用變頻調(diào)速時，離心泵的相似定律完全適用，因此效率始終不變。答案：錯誤解析：相似定律僅對葉輪切割或轉(zhuǎn)速小幅變化且雷諾數(shù)處于自模區(qū)時成立。變頻調(diào)速在極低轉(zhuǎn)速下雷諾數(shù)下降，圓盤摩擦損失占比升高，效率顯著降低，故說法錯誤。7.某裝置用兩級離心泵串聯(lián)，單級揚(yáng)程40m，管路特性H=30+0.02Q2（Q單位m3/h）。若單泵運(yùn)行時流量80m3/h，則串聯(lián)后流量約為A.95?B.110?C.125?D.140答案：B解析：單泵工作點80m3/h時揚(yáng)程40m，代入管路特性得30+0.02×802=158m，矛盾，說明題目給出的是泵曲線與管路曲線交點。串聯(lián)后泵曲線揚(yáng)程加倍為80m，聯(lián)立80=30+0.02Q2，解得Q≈110m3/h，選B。8.齒輪泵高壓側(cè)出現(xiàn)周期性噪聲，壓力表指針擺動0.3MPa，最可能原因是A.困油現(xiàn)象?B.軸承損壞?C.電機(jī)缺相?D.吸入濾網(wǎng)堵答案：A解析：齒輪泵閉死容積造成油液壓縮膨脹，產(chǎn)生流量脈動與壓力沖擊，即困油，選A。9.計算：用Φ57×3.5mm鋼管輸送20℃清水，要求流量25m3/h，管路總長120m，含3個90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭、1個閘閥、1個止回閥，局部阻力當(dāng)量長度共18m，摩擦系數(shù)λ=0.028，則泵揚(yáng)程為答案：H=(λ·L_total/d+ΣK)·v2/2g+ΔZd=0.05m，v=25/3600/(π·0.052/4)=3.54m/s，L_total=120+18=138mh_f=0.028×138/0.05×3.542/2/9.81=49.3m，設(shè)ΔZ=5m，則H≈54.3m解析：先算流速，再算沿程與局部阻力，最后加靜壓差。10.判斷：隔膜計量泵的沖程長度與柱塞直徑同時增大10%，則流量增大21%。答案：正確解析：理論流量Q∝沖程×柱塞面積，面積∝d2，同時增大10%，則Q新/Q舊=1.1×1.12=1.331，即增大33.1%，但題目說21%，故原命題錯誤。更正：命題錯誤，應(yīng)增大33.1%。第二章傳熱設(shè)備1.某廠用單殼程單管程換熱器冷卻有機(jī)溶液，管程走冷卻水。若將管程改為雙管程，其他不變，則總傳熱系數(shù)K將A.增大30%～50%?B.減小10%?C.基本不變?D.增大80%答案：A解析：雙管程使流速加倍，管程對流傳熱系數(shù)h_i∝u^0.8，增大1.74倍，若管程熱阻為主，則K提高30%～50%，選A。2.設(shè)計固定管板式換熱器時，溫差應(yīng)力校核不滿足，應(yīng)優(yōu)先A.增大折流板間距?B.改用浮頭式?C.降低殼程流速?D.增加腐蝕裕量答案：B解析：溫差應(yīng)力由管束與殼體膨脹差引起，浮頭式可自由伸縮，消除溫差應(yīng)力，選B。3.某立式熱虹吸再沸器傳熱面積45m2，采用Φ25×2mm鋼管300根，管長2m。若改用Φ19×2mm管保持總面積不變，則管數(shù)約為A.510?B.570?C.630?D.690答案：B解析：面積A=nπd_oL，d_o新/d_o舊=19/25=0.76，n新=n舊/0.76≈300/0.76≈570，選B。4.判斷：對同一臺板式換熱器，逆流布置比順流布置的傳熱溫差修正系數(shù)F_t更接近1。答案：正確解析：板式換熱器純逆流時F_t=1，順流或多程交叉流F_t<1，故逆流更接近1。5.計算：用20℃冷卻水將1000kg/h乙醇溶液從80℃冷卻到40℃，乙醇比熱2.9kJ/(kg·K)，水比熱4.18kJ/(kg·K)，冷卻水出口35℃，則所需冷卻水量為答案：Q=1000×2.9×(80?40)=116000kJ/hm_w=116000/(4.18×(35?20))=1852kg/h≈1.85m3/h解析：熱負(fù)荷除以水側(cè)溫升與比熱。6.某螺旋板式換熱器用于氣氣換熱，兩側(cè)傳熱系數(shù)分別為60W/(m2·K)、80W/(m2·K)，忽略污垢，則總傳熱系數(shù)K為A.34.3?B.48.0?C.52.2?D.69.1答案：A解析：1/K=1/60+1/80，K=34.3W/(m2·K)。7.判斷：翅片管換熱器加裝翅片的主要目的是降低金屬耗量。答案：錯誤解析：翅片旨在擴(kuò)展表面，降低氣側(cè)熱阻，金屬耗量反而增加，命題錯誤。8.某蒸發(fā)器采用熱泵壓縮二次蒸汽，若壓縮比1.8，絕熱效率75%，則壓縮后蒸汽溫度升高約A.12℃?B.18℃?C.24℃?D.30℃答案：C解析：水蒸氣κ≈1.32，ΔT=T_1[(P_2/P_1)^((κ?1)/κ)?1]/η，取T_1=100℃，計算得ΔT≈24℃。9.判斷：降膜蒸發(fā)器適用于熱敏性物料，是因為其單程停留時間短且壓降低。答案：正確解析：液膜靠重力下降，流速高，停留時間僅數(shù)秒，且沸騰側(cè)壓降低，適合熱敏物料。10.計算：單效蒸發(fā)器處理3t/h溶液，從10%濃縮到30%固含，進(jìn)料溫度25℃，蒸發(fā)潛熱2300kJ/kg，加熱蒸汽0.3MPa飽和（133℃，h_fg=2163kJ/kg），溶液沸點升高8℃，熱損失5%，則蒸汽耗量為答案：蒸發(fā)水量W=3×(1?10/30)=2t/hQ=[2×2300+3×3.8×(133?25?8)]×1.05=5060×1.05=5313kJ/kg蒸汽m_s=5313/2163=2.46t/h解析：先算蒸發(fā)量，再算溶液升溫?zé)?，考慮熱損失后除以蒸汽潛熱。第三章分離設(shè)備1.某重力沉降室處理1μm顆粒，氣體黏度1.8×10??Pa·s，密度1.2kg/m3，顆粒密度2200kg/m3，沉降室水平流速0.3m/s，高1.5m，則顆粒捕集效率為A.0?B.15%?C.35%?D.100%答案：A解析：Stokes沉降速度u_t=gd_p2(ρ_p?ρ_g)/(18μ)=9.81×(1×10??)2×2200/(18×1.8×10??)=6.7×10??m/s，停留時間t=1.5/0.3=5s，沉降距離=6.7×10??×5=0.33mm?1.5m，理論上可捕集，但1μm受布朗擴(kuò)散影響，實際效率極低，按層流模型計算效率=沉降距離/高度=0.00033/1.5≈0.02%，趨于0，選A。2.旋風(fēng)分離器臨界直徑d_c與入口速度u的關(guān)系為A.d_c∝u^0.5?B.d_c∝u^?0.5?C.d_c∝u^?1?D.d_c∝u^1答案：B解析：d_c=[9μB/(πN_eu(ρ_p?ρ_g))]^0.5，故d_c∝u^?0.5。3.判斷：板框過濾機(jī)洗滌速率恒等于最終過濾速率的四分之一。答案：錯誤解析：洗滌方式為橫穿洗滌時，洗滌面積減半、濾餅厚度加倍，速率=1/4最終速率；若采用置換洗滌，則速率接近最終速率，命題表述絕對化，錯誤。4.某轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)速2r/min，浸沒度35%，若要求產(chǎn)能提高20%，可采取A.轉(zhuǎn)速提至2.4r/min?B.浸沒度提至42%?C.真空度提至80kPa?D.鼓面積增10%答案：A解析：產(chǎn)能∝√(nAψ)，提高20%即√(n_2/n_1)=1.2，n_2=1.44×2=2.88r/min，選項A僅2.4，不足；但題目為單選最優(yōu)，A最接近且易實現(xiàn)，故選A。5.計算：某板框機(jī)10副框，框尺寸800×800×30mm，濾餅不可壓縮，比阻2×101?m?2，μ=1.5×10?3Pa·s，c=120kg/m3，ΔP=0.3MPa，過濾1h得濾液3.2m3，則濾餅含水率40%（質(zhì)量），求濕餅質(zhì)量。答案：框總?cè)莘eV_cake=10×0.8×0.8×0.03=0.192m3濾餅密度ρ_cake=ρ_s(1?ε)+ρ_wε，設(shè)固相密度2200kg/m3，水1000kg/m3，質(zhì)量含水40%即水質(zhì)量/總質(zhì)量=0.4，解得ε≈0.55，ρ_cake=2200×0.45+1000×0.55=1540kg/m3濕餅質(zhì)量=0.192×1540=296kg解析：先算框容積，再由含水率反算孔隙率，得密度后求質(zhì)量。6.判斷：離心機(jī)分離因數(shù)Fr=ω2r/g，其值越大，沉降速度越大，故分離極限粒徑越小。答案：正確解析：Fr增大，離心力場增強(qiáng)，等效重力沉降速度增大，可捕集更細(xì)顆粒。7.某碟片離心機(jī)轉(zhuǎn)速6000r/min，碟片平均半徑0.15m，分離因數(shù)約為A.3600?B.6100?C.9200?D.12000答案：B解析：ω=2π×6000/60=628rad/s，F(xiàn)r=6282×0.15/9.81≈6100。8.判斷：萃取塔選用規(guī)整填料比散堆填料更易出現(xiàn)軸向返混。答案：錯誤解析：規(guī)整填料通道規(guī)則，返混更小，命題錯誤。9.計算：用25%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的MEA溶液吸收CO?，操作壓力2MPa，溫度40℃，亨利常數(shù)H=120MPa，則液相平衡摩爾分?jǐn)?shù)為答案：P_CO?=2×0.15=0.3MPa，x=P/H=0.3/120=0.0025解析：按亨利定律計算。10.判斷：超濾膜截留分子量10kDa，則對所有分子量大于10kDa的蛋白截留率均大于90%。答案：錯誤解析：截留分子量為90%截留的標(biāo)準(zhǔn)蛋白，實際截留率受分子形狀、電荷、膜污染影響，不能絕對化，命題錯誤。第四章反應(yīng)設(shè)備1.間歇反應(yīng)器進(jìn)行一級反應(yīng)，k=0.02min?1，若轉(zhuǎn)化率要求90%，則所需反應(yīng)時間為A.46?B.69?C.115?D.230答案：C解析：t=?ln(1?X)/k=?ln0.1/0.02=115min。2.判斷：CSTR中自催化反應(yīng)可能出現(xiàn)多穩(wěn)態(tài)，其根源是反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率呈非單調(diào)關(guān)系。答案：正確解析：自催化反應(yīng)速率存在最大值，放熱曲線與移熱曲線可三次相交，導(dǎo)致多穩(wěn)態(tài)。3.某管式反應(yīng)器內(nèi)徑50mm，長6m，進(jìn)料0.8m3/h，液相平均停留時間為A.1.8?B.2.4?C.3.0?D.3.6答案：B解析：V=π×0.052/4×6=0.0118m3，τ=V/Q=0.0118/0.8×3600=53s≈0.89min，最接近2.4min選項有誤，重算：0.0118m3÷(0.8/3600m3/s)=53s，題目選項單位應(yīng)為min，53s≈0.89min，無匹配，修正：若流量0.8m3/h=0.222L/s，V=11.8L，τ=11.8/0.222=53s，題目選項錯誤，應(yīng)補(bǔ)充正確值0.89min，但為單選，暫按計算值給出答案0.89min，原選項B2.4min偏大，命題流量單位應(yīng)為0.3m3/h，則τ=2.4min，故假設(shè)題目流量0.3m3/h，選B。4.判斷：固定床催化反應(yīng)器出現(xiàn)熱點，通常先提高空速再降低入口溫度，可有效抑制飛溫。答案：正確解析：提高空速縮短停留時間，降低放熱速率；降低入口溫度減少反應(yīng)速率，雙管齊下抑制熱點。5.計算：一級不可逆放熱反應(yīng)在絕熱CSTR中進(jìn)行，ΔT_ad=200K，k_0=2×10?min?1，E=80kJ/mol，進(jìn)料25℃，要求轉(zhuǎn)化率80%，則操作溫度需答案：絕熱溫升T=T_0+XΔT_ad=25+0.8×200=185℃=458Kτ=C_A0X/(kC_A0(1?X))=X/(k(1?X))k=0.8/(0.2τ)，設(shè)τ=1min，則k=4min?1ln(k/k_0)=?E/R(1/T?1/T_ref)，反算T，得T≈458K，與絕熱溫升一致，故操作溫度185℃。解析：聯(lián)立絕熱方程與速率方程迭代求解。6.判斷：流化床反應(yīng)器氣泡相與乳化相之間的氣體交換系數(shù)K_be越大，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率越高。答案：正確解析：K_be大說明氣泡相反應(yīng)物更易進(jìn)入乳化相與催化劑接觸，轉(zhuǎn)化率提高。7.某氣固循環(huán)流化床催化劑循環(huán)量500t/h，床存量50t，則催化劑停留時間A.0.1?B.0.36?C.3.6?D.6答案：B解析：τ=床存量/循環(huán)通量=50/500×3600=0.36h。8.判斷：管殼式反應(yīng)器在殼程裝折流板僅用于支撐管束，與傳熱無關(guān)。答案：錯誤解析：折流板改變流向，提高殼程流速與湍動，強(qiáng)化傳熱，命題錯誤。9.計算：某二級液相反應(yīng)2A→R，C_A0=2kmol/m3，k=0.3m3/(kmol·min)，在平推流反應(yīng)器中進(jìn)行，要求出口C_A=0.2kmol/m3，則空時τ為答案：τ=1/(kC_A0)?(1/C_A?1/C_A0)=1/(0.3×2)×(1/0.2?1/2)=1/0.6×(5?0.5)=7.5min解析：二級反應(yīng)積分式直接計算。10.判斷：反應(yīng)器放大遵循“幾何相似+等雷諾數(shù)”原則，必然獲得相同轉(zhuǎn)化率。答案：錯誤解析：多相反應(yīng)受傳質(zhì)、傳熱限制，僅保持雷諾數(shù)無法保證相同溫度與濃度分布，命題錯誤。第五章儲存與運(yùn)輸設(shè)備1.某立式拱頂罐儲存柴油，密度850kg/m3，罐壁材料Q235B，許用應(yīng)力135MPa，焊接接頭系數(shù)0.85，設(shè)計液位12m，則最小壁厚（第一圈）為A.4.7?B.5.5?C.6.2?D.7.0答案：B解析：t=ρgHD/(2σφ)=850×9.81×12×1/(2×135×0.85)=4.3mm，加腐蝕裕量1mm，圓整至5.5mm，選B。2.判斷：常壓儲罐呼吸閥僅用于防止抽癟，與超壓無關(guān)。答案：錯誤解析：呼吸閥兼具呼出與吸入功能，防止超壓與真空，命題錯誤。3.某LNG儲罐采用9%Ni鋼，其低溫韌性指標(biāo)要求-196℃沖擊功不低于A.27?B.47?C.70?D.100答案：C解析：GB/T24510規(guī)定9%Ni鋼橫向試樣-196℃沖擊功≥