2025年大学大一（化学工程与工艺）化工原理阶段测试试题及答案

2025年大学大一（化学工程与工艺）化工原理阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项填涂在答题卡相应位置。（总共10题，每题3分）1.对于化工原理中的流体流动，以下关于雷诺数的说法正确的是（）A.雷诺数反映了流体流动的惯性力与黏性力之比B.雷诺数越大，流体越容易出现层流C.雷诺数只与流体的流速有关D.雷诺数与管径无关2.在离心泵的性能曲线中，随着流量的增加，扬程（）A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大3.以下哪种传热方式不需要介质（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.都需要介质4.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.与溶质有化学反应C.挥发性小D.黏度大5.精馏塔中，塔顶温度总是低于塔底温度，主要原因是（）A.塔顶压力高B.塔底压力高C.塔顶易挥发组分浓度高D.塔底易挥发组分浓度高6.在恒压过滤中，过滤常数K与以下哪个因素无关（）A.过滤面积B.滤饼的压缩性C.滤液的黏度D.过滤压差7.对于气体吸收，当操作温度升高时，亨利系数E（）A.增大B.减小C.不变D.不确定8.离心泵启动时，应关闭出口阀门，目的是（）A.减小启动电流B.增大扬程C.提高效率D.防止气蚀9.以下关于热交换器的说法错误的是（）A.列管式换热器应用广泛B.板式换热器传热效率高C.套管式换热器结构简单D.翅片式换热器主要用于气体传热10.在干燥过程中，物料的平衡水分是指（）A.物料表面的水分B.物料内部的水分C.与一定温度、湿度的空气达到平衡时物料所含的水分D.物料中自由移动的水分第II卷（非选择题，共70分）11.填空题：（总共5题，每题4分）（1）流体在圆形直管中作层流流动时，其摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为______。（2）精馏塔的进料热状况有______种。（3）吸收操作中，传质的推动力是______。（4）过滤操作中，过滤介质的作用是______。（5）干燥过程中，物料的临界含水量是指______。12.简答题：（总共3题，每题10分）（1）简述离心泵的工作原理。（2）说明精馏塔的塔顶回流的作用。（3）分析影响对流传热系数的因素。13.计算题：（总共2题，每题15分）（1）某连续精馏塔，进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5（摩尔分数），要求塔顶产品组成xD=0.95（摩尔分数），塔底产品组成xW=0.05（摩尔分数）。已知回流比R=2，求塔顶产品量D和塔底产品量W。（2）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质A。已知混合气流量为1000m³/h（标准状态），溶质A的含量为5%（体积分数），要求吸收率为95%。吸收剂用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为y=1.5x，求吸收剂用量。14.案例分析题：（15分）某化工厂在生产过程中，使用离心泵输送一种腐蚀性较强的液体。一段时间后，发现泵的流量和扬程都明显下降。经检查，发现泵体有腐蚀现象，叶轮也有磨损。请分析出现这种情况的原因，并提出解决措施。15.设计题：（15分）现要设计一个连续精馏塔，分离苯-甲苯混合液。已知进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.4（摩尔分数），要求塔顶产品组成xD=0.9（摩尔分数），塔底产品组成xW=0.1（摩尔分数）。请确定精馏塔的塔型、回流比、理论塔板数等主要参数，并说明设计依据。答案：1.A2.B3.C4.D5.C6.A7.A8.A9.D10.C11.（1）λ=64/Re；（2）5；（3）气相中溶质的分压与液相中溶质的平衡分压之差；（4）截留固体颗粒，支撑滤饼；（5）干燥速率开始下降时的含水量12.（1）离心泵的工作原理：依靠叶轮高速旋转，使泵内液体受到离心力的作用，从叶轮中心被抛向边缘，形成高速流动的液体，从而获得能量，提高压力和流速。同时，在叶轮中心形成低压区，液体在压差作用下不断吸入泵内。（2）塔顶回流的作用：提供下降的液体，与上升的蒸汽进行逆流接触，实现热量和质量的交换，使精馏过程能够连续稳定地进行，提高塔顶产品的纯度。（3）影响对流传热系数的因素：流体的种类、状态（如气体、液体）、流动形态（层流、湍流）、流体的物性（密度、黏度、比热容等）、传热面的形状、大小和布置方式等。13.（1）根据物料衡算：F=D+W，FxF=DxD+WxW，代入数据可得：100=D+W，100×0.5=D×0.95+W×0.05，联立解得D=50kmol/h，W=50kmol/h。（2）混合气中溶质A的摩尔流量为：1000×0.05/22.4=2.232kmol/h，吸收率为95%，则被吸收的溶质A的摩尔流量为2.232×0.95=2.12kmol/h。最小吸收剂用量时，操作线与平衡线相切，此时(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)，y1=0.05，y2=0.05×(1-0.95)=0.0025，x1e=y1/1.5=0.0333，x2=0，则(L/G)min=(0.05-0.0025)/(0.0333-0)=1.426。吸收剂用量L=1.5×(L/G)min×G=1.5×1.426×2.232=4.82kmol/h。14.原因：液体具有腐蚀性，对泵体造成腐蚀；泵在运行过程中，叶轮与液体高速摩擦，导致磨损。解决措施：选择耐腐蚀的材料制造泵体和叶轮；在泵的进出口管道上安装耐腐蚀的阀门和管道；定期检查泵的运行情况，及时更换磨损的部件；对输送的液体进行预处理，降低其腐蚀性。15.塔型选择：可选用板式塔，如筛板