2025年开放大学化工原理试题库及答案

2025年开放大学化工原理试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在恒压过滤中，若滤饼不可压缩，过滤速率与过滤压差的1次方成正比，此结论源于A.达西定律B.柯森尼方程C.欧根方程D.卡曼–柯尔尼方程答案：D2.某离心泵在额定流量下扬程为30m，若改用密度为1200kg·m⁻³的液体，其扬程（忽略黏度变化）A.增至36mB.减至25mC.仍为30mD.无法判断答案：C3.对逆流吸收塔，当操作线斜率等于平衡线斜率时，传质单元数NOGA.趋于0B.趋于1C.趋于∞D.等于塔高答案：C4.在二元理想溶液的t-x-y图中，若总压升高，则泡点线A.上移B.下移C.不变D.先上移后下移答案：A5.某板框过滤机恒压操作，滤液体积V与时间τ的关系为V²=2kτ，若过滤面积加倍，其他不变，获得相同滤液量所需时间变为A.τ/4B.τ/2C.τD.2τ答案：A6.在套管换热器中用饱和蒸汽加热空气，管壁温度最接近A.空气入口温度B.空气出口温度C.蒸汽饱和温度D.两流体平均温度答案：C7.当颗粒在斯托克斯区沉降时，沉降速度与颗粒直径的A.1次方成正比B.1.5次方成正比C.2次方成正比D.0.5次方成正比答案：C8.精馏塔进料热状况q=0.6，则提馏段液气比L′/V′A.等于1B.小于1C.大于1D.等于回流比R答案：C9.对不可压缩滤饼，比阻r与压差Δp的关系为A.r∝Δp⁰B.r∝Δp⁰·⁵C.r∝Δp¹D.r∝Δp⁻¹答案：A10.在填料塔中，泛点气速Uf与填料因子Ф的关系为A.Uf∝Ф⁰·⁵B.Uf∝Ф⁻⁰·⁵C.Uf∝Ф¹D.Uf与Ф无关答案：B11.若离心泵发生汽蚀，最先损坏的部位通常是A.泵壳B.叶轮入口背面C.轴封D.轴承答案：B12.对流传热系数α关联式Nu=0.023Re⁰·⁸Prⁿ中，当流体被加热时n=A.0.3B.0.4C.0.5D.0.6答案：B13.在恒速干燥阶段，物料表面温度接近A.空气干球温度B.空气湿球温度C.空气露点温度D.物料初始温度答案：B14.某旋风分离器临界直径dcut减小，则其A.效率降低，压降减小B.效率提高，压降增大C.效率提高，压降减小D.效率降低，压降增大答案：B15.当精馏塔塔顶产品纯度要求提高，若回流比R不变，所需理论板数A.减少B.不变C.增加D.先减后增答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）16.下列措施可提高恒压过滤速率A.提高过滤压差B.降低滤浆温度C.加入助滤剂D.减小滤饼比阻E.增大过滤面积答案：ACDE17.关于离心泵特性曲线，正确的有A.扬程随流量增大而减小B.效率随流量增大先升后降C.轴功率随流量增大而减小D.必需汽蚀余量NPSHr随流量增大而增大E.关死点扬程等于系统静扬程答案：ABD18.在逆流填料吸收塔中，若液气比L/G增大，则A.出口液体浓度增大B.出口气体浓度降低C.传质单元数NOG减小D.最小液气比增大E.操作线斜率增大答案：BCE19.造成精馏塔液泛的原因有A.气速过大B.液体表面张力过小C.塔板间距过小D.降液管面积不足E.进料量突然减小答案：ACD20.下列关于传热单元数NTU的说法正确的是A.NTU越大，换热器效能越高B.对逆流换热器，当NTU→∞时效能→1C.NTU与传热面积成正比D.NTU与流体比热容无关E.NTU与传热系数成正比答案：ABCE三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）21.在层流区，摩擦系数λ与雷诺数Re成反比。答案：√22.离心泵的管路特性曲线越陡，则工作点流量越大。答案：×23.对同一物料，恒速干燥阶段的干燥速率与空气相对湿度无关。答案：×24.当吸收因子A=1时，逆流吸收塔传质单元数NOG等于理论板数N。答案：√25.精馏塔进料板位置下移，可能导致塔顶产品纯度下降。答案：√26.颗粒在离心机中的沉降速度比重力沉降速度大，是因为离心力场强度大于重力场强度。答案：√27.在沸腾传热中，核状沸腾区的传热系数随壁面过热度增大而减小。答案：×28.对同一换热器，逆流布置的传热温差总是大于并流布置。答案：√29.当过滤介质阻力可忽略时，恒压过滤方程可简化为V²=2kτ。答案：√30.填料塔的等板高度HETP越小，说明填料传质性能越差。答案：×四、填空题（每空2分，共20分）31.某液体在圆管内做层流流动，流量为2m³·h⁻¹，管径为25mm，则其平均流速为________m·s⁻¹，若管长10m，摩擦压降为________kPa（μ=1mPa·s，ρ=1000kg·m⁻³）。答案：1.13，7.2532.某离心泵额定点效率78%，流量50m³·h⁻¹，扬程30m，输送水时轴功率为________kW；若改用密度800kg·m⁻³的液体，轴功率变为________kW。答案：5.31，4.2533.在恒速干燥阶段，物料含水量从0.25降至0.15（干基），干燥速率为0.6kg·m⁻²·h⁻¹，则干燥时间为________h；若干燥面积4m²，绝干物料量20kg，则干燥速率常数k=________kg·kg⁻¹·h⁻¹。答案：0.167，0.1234.某精馏塔分离苯–甲苯，相对挥发度α=2.5，塔顶xD=0.95，塔釜xW=0.05，饱和液体进料xF=0.5，最小回流比Rmin=________，若实际回流比R=1.5Rmin，则精馏段操作线方程y=________x+________。答案：1.08，0.619，0.36235.某板框过滤机，过滤面积8m²，滤饼比阻2×10¹¹m⁻²，滤浆固含量5%（质量），滤饼含水率40%（湿基），滤液密度1000kg·m⁻³，则每获1m³滤液所得滤饼体积为________m³，过滤常数k=________m²·s⁻¹（Δp=0.2MPa，μ=1mPa·s）。答案：0.083，1.25×10⁻⁴五、计算题（共75分）36.（12分）用离心泵将水从敞口槽送至高位槽，两槽液面高差12m，管路总长120m（含当量长度），管径57mm×3.5mm，摩擦系数λ=0.03，流量要求25m³·h⁻¹。泵特性曲线为H=40−0.008Q²（Q：m³·h⁻¹，H：m）。(1)计算管路系统扬程Hc；(2)确定工作点流量Q与扬程H；(3)若采用变频调速，将流量降至20m³·h⁻¹，求新工作点扬程及节约轴功率百分比（假设效率不变）。解：(1)管内径d=0.05m，流速u=4Q/πd²=3.54m·s⁻¹Re=ρud/μ=1.77×10⁵，湍流，λ已给沿程损失hf=λ(L/d)(u²/2g)=0.03×(120/0.05)×(3.54²/19.62)=46.0m系统扬程Hc=Δz+hf=12+46=58m(2)联立泵曲线H=40−0.008Q²与Hc=58，解得Q=√[(40−58)/(−0.008)]，无实根，说明泵不能满足要求。需换泵或并联。现题目假设泵可用，重新核算：实际Hc=12+0.03×(120/0.05)×(Q²/(3600²×π²×0.05⁴×19.62))=12+0.00617Q²联立40−0.008Q²=12+0.00617Q²解得Q=√(28/0.01417)=44.4m³·h⁻¹，H=40−0.008×44.4²=24.3m工作点：Q=44.4m³·h⁻¹，H=24.3m(3)新流量Q′=20m³·h⁻¹，管路Hc′=12+0.00617×20²=14.5m泵在新转速下特性：H′=40(n′/n)²−0.008Q′²，令H′=Hc′设(n′/n)=x，则40x²−0.008×20²=14.5，x=√(17.7/40)=0.665轴功率P∝QH/η，节约百分比=1−(Q′H′)/(QH)=1−(20×14.5)/(44.4×24.3)=73.1%37.（15分）用填料塔清水逆流吸收氨–空气混合气中的氨，入口氨摩尔分数y1=0.03，出口y2=0.001，操作压力101.3kPa，温度20℃，液气比L/G=1.2，平衡关系y=1.2x，传质系数KGa=0.04kmol·m⁻³·s⁻¹，惰性气体流量G′=0.015kmol·m⁻²·s⁻¹。(1)求最小液气比(L/G)min；(2)计算传质单元数NOG；(3)若填料层高度3m，求所需塔径；(4)若采用含氨x2=0.0005的回收水作吸收剂，仍要求y2=0.001，求新液气比。解：(1)(L/G)min=(y1−y2)/(y1/m−x2)=0.029/(0.03/1.2−0)=1.16(2)A=L/(mG)=1.2/1.2=1，操作线与平衡线平行，NOG=(y1−y2)/(y−y)m，因平行，(y−y)恒定=y2−mx2=0.001−0=0.001NOG=0.029/0.001=29(3)HOG=G′/KGa=0.015/0.04=0.375mZ=NOG·HOG=29×0.375=10.9m>3m，原设计不够需重新求塔径：令Z=3m，则NOG=3/0.375=8因A=1，NOG=(y1−y2)/(y−y)，需(y−y)=0.029/8=0.00363操作线斜率1.2，平衡线斜率1.2，无法提高推动力，只能增大KGa或降低G′题目要求求塔径，即求G′：令NOG=8，则G′=KGa·Z/NOG=0.04×3/8=0.015kmol·m⁻²·s⁻¹（与给G′相同），矛盾结论：原给定KGa下，3m填料无法完成，需增加KGa至0.145kmol·m⁻³·s⁻¹或降低G′至0.0052kmol·m⁻²·s⁻¹，塔径D=√(4G/πG′)，G=0.015×πD²/4，G=0.015kmol·s⁻¹，则D=1.13m(4)新x2=0.0005，y2=0.001，要求A≥1，令A=1.2(L/G)=1.2×1.2=1.4438.（16分）用单壳程–双管程换热器将流量1.8kg·s⁻¹的乙醇从78℃冷却至32℃，冷却水入口18℃，出口30℃，管外乙醇，管内水，水侧αi=2800W·m⁻²·K⁻¹，乙醇侧αo=1200W·m⁻²·K⁻¹，管壁热阻忽略，逆流修正系数Ft=0.9，比热容：水4.18，乙醇2.45kJ·kg⁻¹·K⁻¹。(1)求冷却水流量；(2)计算对数平均温差ΔTm；(3)求所需传热面积；(4)若采用翅片管，乙醇侧传热系数提高50%，求新面积。解：(1)Q=1.8×2.45×(78−32)=203.6kWmw=Q/(cpwΔT)=203.6/(4.18×12)=4.06kg·s⁻¹(2)ΔT1=78−30=48℃，ΔT2=32−18=14℃ΔTlm=(48−14)/ln(48/14)=27.3℃ΔTm=Ft·ΔTlm=0.9×27.3=24.6℃(3)1/U=1/αo+1/αi=1/1200+1/2800，U=840W·m⁻²·K⁻¹A=Q/(UΔTm)=203600/(840×24.6)=9.85m²(4)新αo′=1800W·m⁻²·K⁻¹，1/U′=1/1800+1/2800，U′=1091W·m⁻²·K⁻¹A′=203600/(1091×24.6)=7.58m²39.（16分）某板框压滤机恒压过滤某悬浮液，实验测得：Δp=0.2MPa，t=10min，V=0.8m³，再t=10min，累计V=1.3m³，滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。(1)求过滤常数K；(2)若Δp提高至0.4MPa，求获2m³滤液所需时间；(3)若滤框厚度减小一半，过滤面积加倍，仍获2m³滤液，求新时间；(4)若滤浆固含量减半，滤饼比阻不变，求获2m³滤液所需时间。解：(1)恒压方程V²=Kt，K=V²/t=0.8²/10=0.064m⁶·min⁻¹(2)不可压缩，K∝Δp，K′=0.064×(0.4/0.2)=0.128t′=V²/K′=4/0.128=31.25min(3)面积加倍，K与面积无关，K不变，t=31.25min（因V²=Kt，与A无关）(4)固含量减半，单位滤液形成的滤饼体积减半，比阻r不变，过滤阻力R=μrνV/A²，ν减半，故K=2Δp/(μrν)加倍，K″=0.1