2009化工原理(下)-清考卷

2009化工原理(下)清考卷（考试时间：90分钟，满分：100分）一、选择题（10小题，每小题2分，共20分）1.下列关于流体流动的叙述中，正确的是（）A.流体在管道中的流速与管道直径成正比B.流体在管道中的流速与管道长度成正比C.流体在管道中的流速与管道截面积成反比D.流体在管道中的流速与管道摩擦系数成正比2.下列关于传热原理的叙述中，正确的是（）A.热量总是从高温物体传向低温物体B.热量总是从低温物体传向高温物体C.热量传递的方向与温度差无关D.热量传递的大小与温度差成正比3.下列关于蒸馏操作的叙述中，正确的是（）A.蒸馏是利用液体混合物中各组分的沸点不同来实现分离的B.蒸馏是利用液体混合物中各组分的熔点不同来实现分离的C.蒸馏是利用液体混合物中各组分的密度不同来实现分离的D.蒸馏是利用液体混合物中各组分的颜色不同来实现分离的4.下列关于干燥操作的叙述中，正确的是（）A.干燥是利用热能将湿物料中的水分蒸发掉的过程B.干燥是利用冷能将湿物料中的水分蒸发掉的过程C.干燥是利用电能将湿物料中的水分蒸发掉的过程D.干燥是利用机械能将湿物料中的水分蒸发掉的过程5.下列关于吸收操作的叙述中，正确的是（）A.吸收是利用液体吸收剂将气体中的某一组分吸收的过程B.吸收是利用气体吸收剂将液体中的某一组分吸收的过程C.吸收是利用固体吸收剂将气体中的某一组分吸收的过程D.吸收是利用固体吸收剂将液体中的某一组分吸收的过程6.下列关于萃取操作的叙述中，正确的是（）A.萃取是利用两种互不相溶的液体中某一组分的溶解度差异来实现分离的B.萃取是利用两种互溶的液体中某一组分的溶解度差异来实现分离的C.萃取是利用固体与液体中某一组分的溶解度差异来实现分离的D.萃取是利用气体与液体中某一组分的溶解度差异来实现分离的7.下列关于结晶操作的叙述中，正确的是（）A.结晶是利用溶质在溶剂中的溶解度随温度升高而增大的原理来实现分离的B.结晶是利用溶质在溶剂中的溶解度随温度升高而减小的原理来实现分离的C.结晶是利用溶质在溶剂中的溶解度随压力升高而增大的原理来实现分离的D.结晶是利用溶质在溶剂中的溶解度随压力升高而减小的原理来实现分离的8.下列关于离心分离操作的叙述中，正确的是（）A.离心分离是利用离心力将混合物中的固体颗粒从液体中分离出来的过程B.离心分离是利用离心力将混合物中的液体从固体颗粒中分离出来的过程C.离心分离是利用离心力将混合物中的气体从液体中分离出来的过程D.离心分离是利用离心力将混合物中的液体从气体中分离出来的过程9.下列关于膜分离操作的叙述中，正确的是（）A.膜分离是利用半透膜将混合物中的大分子物质与小分子物质分离的过程B.膜分离是利用半透膜将混合物中的小分子物质与大分子物质分离的过程C.膜分离是利用半透膜将混合物中的离子与分子分离的过程D.膜分离是利用半透膜将混合物中的分子与离子分离的过程10.下列关于热力学第一定律的叙述中，正确的是（）A.热力学第一定律是能量守恒定律在热力学系统中的具体应用B.热力学第一定律是能量不守恒定律在热力学系统中的具体应用C.热力学第一定律是动量守恒定律在热力学系统中的具体应用D.热力学第一定律是动量不守恒定律在热力学系统中的具体应用二、填空题（10小题，每小题2分，共20分）11.流体在管道8.计算题（3小题，每小题10分，共30分）1.一台单级离心泵，进口直径为150mm，出口直径为100mm，转速为2900r/min，求该泵的理论扬程和理论流量。2.一列逆流操作的填料吸收塔，操作条件下气相流量为0.5Nm³/s，液相流量为0.3m³/s，吸收剂浓度为0.01mol/m³，气体中溶质浓度为0.05mol/m³，平衡关系为YA=0.5X，求该塔的吸收效率。3.一台列管式换热器，管程数为4，壳程数为3，管子外径为25mm，管子内径为20mm，管长为3m，求该换热器的总传热面积。9.分析题（2小题，每小题10分，共20分）1.分析影响过滤操作的因素，并说明如何优化过滤操作。2.分析影响干燥操作的因素，并说明如何优化干燥操作。10.设计题（2小题，每小题10分，共20分）1.设计一套用于处理含尘气体的旋风分离器，要求处理气量为5000m³/h，除尘效率达到90%。2.设计一套用于浓缩溶液的蒸发器，要求蒸发量为1t/h，蒸发室的操作压力为10kPa，加热蒸汽的压力为200kPa。一、选择题答案：1.C2.A3.D4.B5.C6.A7.B8.D9.B10.A二、填空题答案：11.压力损失12.层流13.对数平均14.热导率15.对流传热16.冷凝17.蒸发18.湿球温度19.理论板数20.操作线三、计算题答案：1.理论扬程：H=(nQ^2)/gA^2=(2900^20.001^2)/(9.810.001^2)=20.7m理论流量：Q=(πD^2/4)V=(π0.15^2/4)(29000.15)=0.042m^3/s2.吸收效率：η=(YA0YA)/(YA0YAs)=(0.50)/(0.50.01)=0.983.总传热面积：A=nπDL=43π0.0253=0.28m^2四、分析题答案：1.影响过滤操作的因素有：滤饼的压缩性、滤液的粘度、过滤速度、滤饼的厚度等。优化过滤操作的方法有：选择合适的滤布和滤饼厚度、控制过滤速度、定期清洗滤布等。2.影响干燥操作的因素有：干燥介质的温度、湿度、流速、干燥室的尺寸和形状等。优化干燥操作的方法有：选择合适的干燥介质和流速、控制干燥室的温度和湿度、定期清理干燥室等。五、设计题答案：1.旋风分离器的设计需要考虑处理气量、除尘效率、进口风速、分离器直径等因素。具体设计步骤包括：计算处理气量和进口风速，确定分离器直径和高度，设计进口和出口管道等。2.蒸发器的设计需要考虑蒸发量、操作压力、加热蒸汽的压力、换热面积等因素。具体设计步骤包括：计算蒸发量和换热面积，选择合适的加热蒸汽压力和操作压力，设计蒸发室和换热器等。本试卷涵盖了化工原理课程中的流体流动、热量传递、质量传递、化工单元操作等多个方面的知识点。具体包括：1.流体流动：流体在管道中的流速与管道直径、管道长度、管道截面积、管道摩擦系数等的关系。2.热量传递：热量的传递方式、热量传递原理、热力学第一定律等。3.质量传递：质量传递原理、传质系数、传质速率等。4.化工单元操作：过滤、干燥、蒸发、吸收等单元操作的基本原理和影响因素。5.化工设备设计：旋风分离器、换热器等化工设备的设计原理和方法。各题型所考察学生的知识点详解及示例：1.选择题：主要考察学生对基本概念和原理的理解和掌握程度。例如，热量总是从高温物体传向低温物体，这是热力学第二定律的体现。2.填空题：主要考察学生对专业术语和概念的掌握程度。例如，过滤操作中的压力损失是指过滤过程中由于滤饼的阻力而产生的压力降低。3.计算题：主要考察学生运用理论知识解决实际问题的能力。例如，计算离心泵的理论扬程和理论流量需