2025年大学大三（化学工程与工艺）化工原理测试题及答案

2025年大学大三（化学工程与工艺）化工原理测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）每题有且仅有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内。(总共10题，每题3分，每题选出符合题意的选项，不选、多选、错选均不得分)1.流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布是（）的抛物线。A.均匀型B.抛物线型C.对数曲线型D.直线型2.离心泵的效率η和流量Q的关系为（）。A.Q增大，η增大B.Q增大，η先增大后减小C.Q增大，η减小D.Q增大，η先减小后增大3.某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.75x+0.245，则该塔的回流比R为（）。A.3B.4C.5D.64.吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，（）。A.回收率趋向最高B.吸收推动力趋向最大C.塔高趋向无穷大D.操作最为经济5.在一套管换热器中，用冷却水冷却高温气体，冷却水走管内，气体走管间。为强化传热，下列措施中最有效的是（）。A.增大气体流速B.增大冷却水的流速C.采用导热系数大的管壁材料D.提高气体温度6.对于恒沸精馏，加入的恒沸剂（）。A.与被分离体系中某一组分形成最低恒沸物B.与被分离体系中某一组分形成最高恒沸物C.与被分离体系不形成恒沸物D.与被分离体系中所有组分形成恒沸物7.某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为（）。A.60kmol/hB.66.7kmol/hC.90kmol/hD.100kmol/h8.离心泵的扬程是指（）。A.泵的升扬高度B.泵所提供的能量C.泵的吸上高度D.泵的功率9.在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，传热管的壁温接近（）的温度。A.空气B.饱和蒸汽C.空气与饱和蒸汽的平均温度D.无法确定10.气体在固体表面上的吸附过程中，物理吸附的特点是（）。A.吸附热大B.吸附速率快C.吸附选择性强D.吸附不可逆第II卷（非选择题共70分）11.填空题：(总共5题，每题4分，将正确答案填在题中横线上)（1）流体在管内作湍流流动时，其摩擦系数λ与______和______有关。（2）精馏塔的进料热状况有______、______、______、______、______五种。（3）吸收操作的依据是______，以达到分离气体混合物的目的。（4）在列管换热器中，若两流体均无相变，且一侧恒温，另一侧变温，则平均温度差应采用______计算。（5）离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。12.简答题：(总共3题，每题10分，简要回答下列问题)（1）简述影响对流传热系数的因素有哪些？（2）说明精馏塔的全塔效率的定义及计算方法。（3）简述气体吸收中平衡关系、操作线关系的意义。13.计算题：(总共2题，请写出详细计算过程，每题15分)（1）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。已知进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5，馏出液组成xD=0.95，釜液组成xW=0.05。泡点进料，回流比R=2.5。求：①馏出液流量D和釜液流量W；②精馏段操作线方程y=0.714x+0.271。（2）某套管换热器，内管为φ25×2.5mm的钢管，流量为5000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙中从15℃升到35℃。已知苯的比热容cp1=1.8kJ/(kg·℃)，水的比热容cp2=4.18kJ/(kg·℃)。求：①冷却水的用量；②该换热器的传热速率Q。14.分析题：(1题，10分)在一填料吸收塔中，用清水吸收混合气中的有害组分A。已知混合气中A的摩尔分数为0.05，要求吸收率为95%。操作条件下的平衡关系为y=2x，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。试分析：（1）若其他条件不变，仅增大吸收剂用量，吸收率将如何变化？（2）若保持吸收率不变，而增大填料层高度，对吸收效果有何影响？15.设计题：(1题，10分)现需设计一连续精馏塔，分离含苯0.4（摩尔分数）的苯-甲苯混合液，要求塔顶馏出液中苯的含量不低于0.97，塔釜残液中苯的含量不高于0.02。进料流量为100kmol/h，泡点进料。试确定：（1）塔顶馏出液和塔釜残液的流量；（2）精馏段和提馏段的操作线方程（回流比R=3）。答案：1.B2.B3.A4.C5.B6.A7.B8.B9.B10.B11.（1）雷诺数、相对粗糙度；（2）冷液进料、泡点进料、气液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料；（3）气体混合物中各组分在吸收剂中的溶解度差异；（4）对数平均温度差；（5）泵的特性、管路特性12.（1）影响对流传热系数的因素有：流体的种类、相态变化情况、流动状态、流体的物性、传热面的形状、大小及位置等。（2）全塔效率定义为实际塔板数与理论塔板数之比。计算方法有多种，如经验关联式法等。（3）平衡关系表示气液两相达到平衡时，气相组成与液相组成之间的关系，反映了吸收过程的极限。操作线关系表示塔内任意截面上气液两相组成之间的关系，用于描述吸收过程的实际进行情况。13.（1）①由物料衡算F=D+W，FxF=DxD+WxW，可得D=50kmol/h，W=50kmol/h；②精馏段操作线方程y=R/(R+1)x+xD/(R+1)=2.5/(2.5+1)x+0.95/(2.5+1)=0.714x+0.271。（2）①由热量衡算Q1=Q2，即W1cp1(T1-T2)=W2cp2(t2-t1)，可得W2=6000kg/h；②Q=W1cp1(T1-T2)=5000×1.8×(80-50)=270000kJ/h。14.（1）增大吸收剂用量，吸收率将增大。因为吸收剂用量增加，气液接触更充分，传质推动力增大，有利于吸收，所以吸收率提高。（2）增大填料层高度，吸收效果会变好。填料层高度增加，气液传质时间增长，传质过程更充分，能使更多的有害组分A被吸收，从而提高吸收效果，使尾气中A的含量更低。15.（1）由物料衡算F=D+W，FxF=DxD+WxW，可得D=F(xF-xW)/(xD-xW)=40kmol/h，W=60kmol/h；（2）精馏段操作线方程y=R/(R+1)x+xD/(R+1)=3/(3+1)x+0.97/(3+1)=0.75x+0.2425；提馏段操作线方程y'=L'/V'x'-WxW/V'，L'=L+qF=RD