2025年化工原理考试题库含答案

2025年化工原理考试题库含答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在层流流动中，圆管截面的速度分布呈A.抛物线形B.线性C.指数D.均匀答案：A2.离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r随流量增大而A.减小B.不变C.增大D.先减后增答案：C3.对流传热系数α与流速u的0.8次方成正比，其关联式形式为A.α∝u^0.5B.α∝u^0.8C.α∝u^1.0D.α∝u^1.2答案：B4.在二元理想溶液的txy图中，平衡线离对角线越远说明A.相对挥发度越小B.相对挥发度越大C.沸点差越小D.进料热状况越冷答案：B5.填料塔泛点气速计算常用的关联图是A.Sherwood图B.McCabeThiele图C.Colburn图D.PonchonSavarit图答案：A6.恒压过滤中，滤液体积V与过滤时间τ的关系为A.V^2∝τB.V∝τC.V∝τ^0.5D.V∝τ^2答案：A7.对于不可压缩滤饼，比阻r与压力差Δp的关系为A.r∝ΔpB.r∝Δp^0.5C.r与Δp无关D.r∝1/Δp答案：C8.在双膜理论中，传质阻力主要集中于A.气膜B.液膜C.相界面D.气液两膜答案：D9.当回流比R趋于无穷大时，精馏塔理论板数趋于A.0B.最小理论板数NminC.全回流板数D.无法确定答案：B10.离心泵关闭出口阀启动的目的是A.降低轴功率B.提高扬程C.防止汽蚀D.减小启动电流答案：D11.在相同流量下，管径减小一倍，层流时的压降变为原来的A.2倍B.4倍C.8倍D.16倍答案：D12.湿空气温度不变，相对湿度升高，则湿球温度A.升高B.降低C.不变D.先升后降答案：A13.对于逆流吸收塔，若液气比L/G等于平衡线斜率m，则传质推动力A.最大B.为零C.恒定D.最小但不为零答案：B14.在恒速干燥阶段，物料表面温度接近A.干球温度B.湿球温度C.露点温度D.绝热饱和温度答案：B15.转子流量计出厂标定介质为20℃水，现用于测40℃水，则读数A.偏大B.偏小C.不变D.无法判断答案：A16.对于固定床催化反应器，床层压降与流速的几次方成正比A.0.5B.1C.1.5D.2答案：B17.在萃取操作中，若分配系数kA>1，则溶质A在萃取相中的浓度A.高于萃余相B.低于萃余相C.等于萃余相D.与kA无关答案：A18.当精馏塔进料为饱和液体时，q线斜率为A.0B.1C.∞D.1答案：C19.离心泵叶轮切割定律中，流量与直径的几次方成正比A.1B.2C.3D.0.5答案：A20.对于Bingham塑性流体，其流动起始需克服A.屈服应力B.表观粘度C.剪切速率D.雷诺应力答案：A二、多项选择题（每题2分，共10分，多选少选均不得分）21.下列措施可提高恒压过滤速率A.提高ΔpB.降低滤液粘度C.减小滤布阻力D.增大滤饼比阻答案：A、B、C22.造成精馏塔液泛的原因有A.气速过高B.液体流量过大C.塔板间距过小D.表面张力过大答案：A、B、C23.关于湿空气，下列说法正确的是A.露点温度随水蒸气分压升高而升高B.湿球温度不高于干球温度C.相对湿度100%时干球温度等于露点D.比容随温度升高而减小答案：A、B、C24.离心泵发生汽蚀时伴随现象A.泵体振动B.扬程下降C.噪音增大D.效率升高答案：A、B、C25.在吸收操作中，提高吸收率可采取A.增加液气比B.降低操作温度C.提高操作压力D.减小填料高度答案：A、B、C三、填空题（每空1分，共20分）26.雷诺数Re=ρud/μ，其物理意义为________与________之比。答案：惯性力；粘性力27.对于圆形直管，层流摩擦系数λ=________。答案：64/Re28.离心泵的特性曲线由________、________、________三条曲线组成。答案：扬程流量；效率流量；轴功率流量29.在恒速干燥阶段，干燥速率由________控制；降速阶段由________控制。答案：外部条件；内部扩散30.精馏塔最小回流比Rmin=(xDyq)/(yqxq)，其中yq为________与________平衡时的气相组成。答案：进料液相；进料温度31.过滤基本方程dV/dτ=A^2Δp/[μ(rνV+RmA)]，其中ν表示________。答案：单位体积滤液形成的滤饼体积32.传质单元数NOG=∫dy/(yy)，其物理意义为________。答案：完成指定分离任务所需的传质单元总量33.湿空气比热容cH=1.01+1.88H，其中H为________。答案：绝对湿度kg水/kg干气34.在萃取中，选择性系数β=(yA/yB)/(xA/xB)，若β=1，则________。答案：A、B在两相中分配比例相同，无法分离35.离心沉降速度ut=d^2(ρpρ)g/(18μ)，该式适用于________区。答案：Stokes四、简答题（共30分）36.（6分）简述离心泵汽蚀机理及工程防止措施。答案：汽蚀机理：局部压力降至液体饱和蒸汽压，产生气泡，高压区气泡溃灭产生冲击波，剥蚀叶轮。防止：降低泵安装高度、减小吸入管路阻力、采用诱导轮、选低(NPSH)r泵、降低液体温度。37.（6分）说明恒压过滤与恒速过滤的区别，并给出各自典型工业场景。答案：恒压：Δp恒定，速率随滤饼增厚而下降，方程V^2=2kΔpA^2τ/μ，用于板框压滤机。恒速：dV/dτ恒定，Δp随τ线性上升，用于离心泵向过滤机定流量供料，需逐步升压。38.（6分）画出逆流吸收操作线示意图，并标出最小液气比对应操作线位置。答案：图略（文字描述）：纵坐标y，横坐标x，平衡线y=mx上凸，操作线斜率L/G，最小液气比操作线通过(x2,y2)与平衡线相交于(x1,y1)，此时推动力为零。39.（6分）阐述精馏塔进料热状况参数q的物理意义及其对q线斜率的影响。答案：q为每摩尔进料变成饱和蒸汽所需热量与摩尔汽化潜热之比。q=1饱和液体，斜率∞；q=0饱和蒸汽，斜率0；0<q<1混合，斜率负；q>1冷液，斜率正；q<0过热蒸汽，斜率正。40.（6分）比较填料塔与板式塔的优缺点，各举一适用场合。答案：填料：压降低、持液量小、耐腐蚀，适合真空蒸馏、热敏物系；板式：操作弹性大、易侧线采出、适合脏物系，如常压原油常压塔。五、计算题（共50分）41.（10分）水在内径50mm、长100m的水平光滑圆管内层流流动，流量为3.6m^3/h，水温20℃（ρ=998kg/m^3，μ=1.002×10^3Pa·s）。求：(1)雷诺数；(2)摩擦系数；(3)压降（Pa）。解：(1)u=Q/A=(3.6/3600)/(0.785×0.05^2)=0.509m/sRe=ρud/μ=998×0.509×0.05/1.002e3=2.54×10^4因Re<2300，层流假设成立(2)λ=64/Re=64/25400=0.00252(3)Δp=λ(l/d)(ρu^2/2)=0.00252×(100/0.05)×(998×0.509^2/2)=655Pa答案：Re=2.54×10^4；λ=0.00252；Δp=655Pa42.（12分）用板框压滤机恒压过滤某悬浮液，实验测得：当Δp=0.2MPa时，k=1.5×10^4m^2/s，滤饼不可压缩，ν=0.02m^3/m^3，滤布阻力可忽略。过滤面积A=10m^2，求：(1)过滤1h得滤液量V；(2)若过滤完后用0.1V水洗涤，洗涤粘度与滤液相同，求洗涤时间（洗涤速率=最终速率的1/4）。解：(1)V^2=2kΔpA^2τ=2×1.5e4×0.2e6×10^2×3600→V=√(2×1.5e4×2e5×100×3600)=√(2.16e7)=4647L=4.65m^3(2)最终速率(dV/dτ)end=kΔpA^2/(V)=1.5e4×0.2e6×100/4.65=0.645m^3/s洗涤速率=0.645/4=0.161m^3/s洗涤水量=0.1×4.65=0.465m^3洗涤时间=0.465/0.161=2.89s答案：(1)4.65m^3；(2)2.89s43.（14分）某精馏塔分离苯甲苯混合物，进料F=100kmol/h，xF=0.45，泡点进料，要求xD=0.95，xW=0.05，相对挥发度α=2.47。求：(1)最小回流比Rmin；(2)若取R=1.5Rmin，用逐板法求理论板数（精馏段与提馏段各需几块）；(3)塔顶冷凝器热负荷（苯r=30700kJ/kmol，甲苯r=33300kJ/kmol，按xD组成线性插值）。解：(1)q=1，xq=xF=0.45，yq=αxq/[1+(α1)xq]=2.47×0.45/(1+1.47×0.45)=0.669Rmin=(xDyq)/(yqxq)=(0.950.669)/(0.6690.45)=1.29(2)R=1.5×1.29=1.94精馏段操作线y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=0.660x+0.323提馏段：先求L'=L+qF=RD+F=1.94D+100，V'=V(1q)F=V=(R+1)D物料衡算：D=100(0.450.05)/(0.950.05)=44.4kmol/hW=55.6kmol/h提馏段操作线y=(L'/V')xWxW/V'=1.66x0.033逐板：从xD=0.95开始，交替用平衡线与操作线，至x≤xW=0.05平衡线x=y/[α(α1)y]计算得：精馏段需7块，提馏段需8块（含进料板），总15块(3)塔顶蒸汽V=(R+1)D=2.94×44.4=130.5kmol/hrD=0.95×30700+0.05×33300=30830kJ/kmolQc=VrD=130.5×30830=4.02×10^6kJ/h=1117kW答案：(1)1.29；(2)精7提8总15；(3)1117kW44.（14分）在填料塔内用清水逆流吸收氨空气混合物中的氨。塔径1m，入塔气含氨y1=0.03，出塔y2=0.001，液体入口x2=0，出口x1=0.008，平衡y=1.2x，KGa=0.04kmol/(m^3·s·Δy)，气体流率G=30kmol/(h·m^2)。求：(1)吸收率；(2)操作线方程；(3)传质单元数NOG；(4)所需填料高度Z。解：(1)吸收率η=(y1y2)/y1=(0.030.001)/0.03=0.967=96.7%(2)L/G=(y1y2)/(x1x2)=(0.030.001)/0.008=3.625操作线yy2=(L/G)(xx2)→y=3.625x+0.001(3)推动力：yy=y1.2x，沿塔变化出口：y2=0.001，x2=0，Δy2=0.001入口：y