2025年大学化工（化工原理应用）试题及答案

2025年大学化工（化工原理应用）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共8题，每题5分)w1.以下关于流体流动的描述，正确的是（）A.层流时，流体分层流动，各层互不混合B.湍流时，流体的流速分布均匀C.雷诺数越大，流体越容易出现层流D.流体在管道中流动时，管壁处流速最大答案：Aw2.离心泵的工作点是（）A.泵的效率最高时的工况点B.泵的流量最大时的工况点C.泵的扬程最大时的工况点D.泵的特性曲线与管路特性曲线的交点答案：Dw3.精馏塔中，进料板以上的塔段称为（）A.精馏段B.提馏段C.进料段D.回流段答案：Aw4.吸收操作中，吸收剂的选择原则不包括（）A.对溶质有较大的溶解度B.挥发性小C.与溶质有化学反应D.密度大答案：Dw5.干燥过程中，物料表面的水汽化属于（）A..传导传热B.对流换热C.辐射传热D.以上都不是答案：Bw6.以下哪种换热器不属于间壁式换热器（）A.管壳式换热器B.板式换热器C.套管式换热器D.混合式换热器答案：Dw7.对于恒沸精馏，加入的第三组分应与原溶液中的（）形成恒沸物A.轻组分B.重组分C.沸点最低的组分D.沸点最高的组分答案：Aw8.流体在圆形直管中作层流流动时，其摩擦系数与雷诺数的关系为（）A.与雷诺数成正比B.与雷诺数成反比C.与雷诺数的平方成正比D.与雷诺数的平方成反比答案：B第II卷（非选择题共60分）w9.（10分）简述离心泵的工作原理。离心泵主要由叶轮、泵壳、轴封装置等组成。工作时，叶轮在泵轴的带动下高速旋转，叶片间的流体随之旋转，在离心力的作用下，流体从叶轮中心被甩向叶轮外周，获得动能和静压能。高速流体进入泵壳后，由于泵壳的流道逐渐扩大，流体的流速逐渐降低；部分动能转变为静压能，使流体的压力进一步提高，最后从泵的出口排出。同时，在叶轮中心形成低压区，外界流体在压差作用下不断被吸入泵内，从而实现连续输送流体的目的。w10.（10分）在精馏操作中，回流比的大小对精馏塔的操作有何影响？回流比增大，精馏段操作线斜率增大，提馏段操作线斜率减小。精馏段分离能力增强，塔顶馏出液中轻组分含量增加，产品质量提高；但塔釜加热量和塔顶冷凝量增加，能耗增大。回流比减小，精馏段分离能力减弱，塔顶馏出液中轻组分含量降低，产品质量下降；塔釜加热量和塔顶冷凝量减少，能耗降低。合适的回流比应综合考虑产品质量和能耗等因素来确定。w11.（10分）有一连续精馏塔，进料量为100kmol/h，进料组成为0.5（摩尔分数，下同），塔顶馏出液组成为0.95，塔釜釜液组成为0.05，回流比为3，试求塔顶馏出液量和塔釜釜液量。根据物料衡算：进料组成：xF=0.5塔顶馏出液组成：xD=0.95塔釜釜液组成：xW=0.05进料量：F=100kmol/h设塔顶馏出液量为D，塔釜釜液量为WF=D+WF×xF=D×xD+W×xW将F=100kmol/h，xF=0.5，xD=0.95，xW=0.05代入可得：100=D+W100×0.5=D×0.95+W×0.05联立解得：D=50kmol/h，W=50kmol/hw12.（15分）某二元混合物在连续精馏塔中进行分离，进料为饱和液体，进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5，塔顶馏出液组成xD=0.9，塔釜釜液组成xW=0.1，回流比R=2，塔釜间接蒸汽加热。已知精馏段操作线方程为y=0.667x+0.3，试求：（1）提馏段操作线方程；（2）离开塔顶第二层理论板的气相组成。（1）首先求塔顶馏出液量D由物料衡算F=D+W，F×xF=D×xD+W×xW100=D+W，100×0.5=D×0.9+W×0.1解得D=50kmol/h，W=50kmol/h精馏段操作线方程y=0.667x+0.3，斜率R/(R+1)=2/(2+1)=0.667，截距xD/(R+1)=0.9/(2+1)=0.3提馏段操作线方程：L'=L+qF，q=1（饱和液体进料）L=RD=2×50=100kmol/hL'=100+100=200kmol/hV'=V-(1-q)F，V=(R+1)D=3×50=150kmol/hV'=150-(1-1)×100=150kmol/h提馏段操作线方程为y'=(L'/V')x'-(W/V')xWy'=(200/150)x'-(50/150)×0.1y'=1.333x'-0.033（2）已知精馏段操作线方程y=0.667x+0.三，离开塔顶第一层理论板的气相组成y1=xD=0.9对于第二层理论板，由精馏段操作线方程求液相组成x2y1=0.667x2+0.30.9=0.667x2+0.3解得x2=0.9再由气液平衡关系求离开第二层理论板的气相组成y2假设气液平衡关系符合y=αx/(1+(α-1)x)，α可由塔顶组成计算，这里假设α=2y2=2×0.9/(1+(2-1)×0..9)=0.947w13.（15分）某吸收塔用清水吸收混合气中的氨，混合气流量为1000m³/h（标准状况），氨的体积分数为（0.05，要求氨的吸收率为95%。已知吸收剂用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的气液平衡关系为y=1.2x，试求：（1）吸收剂用量；（2）吸收液组成。（1）首先求混合气中氨的摩尔流量标准状况下，1mol气体体积为22.4L混合气摩尔流量n=1000/（上2.4）=44.64kmol/h氨的摩尔流量nA=44.64×0.05=2.232kmol/h吸收率η=95%，则吸收的氨的摩尔流量nA1=nA×η=2.232×0.95=2.12kmol/h剩余氨的摩尔流量nA2=nA-nA1=2.232-2.12=0.112kmol/h最小吸收剂用量Lmin由气液平衡关系y=mx，x2=0（清水吸收）y1=0.05，m=1..2Lmin=nA1/(y1/m-y2)，y2=nA2/n=0.112/44.64=0.0025Lmin=2