2025年大学化学工程与工艺（化学工程原理）试题及答案

2025年大学化学工程与工艺（化学工程原理）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20题，每题2分，每题只有一个选项符合题意)1.流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。A.1/2倍B.1/4倍C.1/8倍D.1/16倍2.离心泵的效率随流量的变化情况是（）。A.流量增大，效率增大B.流量增大，效率先增大后减小C.流量增大，效率减小D.流量增大，效率先减小后增大3.对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度（）。A.愈高B.愈低C.不变D.不一定4.在精馏塔中，加料板以上的塔段称为（）。A.精馏段B.提馏段C.进料段D.混合段5.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/h6.吸收操作中，当物系的温度升高时，相平衡常数m（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定7.萃取操作中，选择萃取剂的主要原则是（）。A.与原溶剂互溶B.与溶质不发生化学反应C.选择性好D.以上都是8.降尘室的生产能力与（）无关。A.降尘室的高度B.降尘室的长度C.降尘室的宽度D.颗粒的沉降速度9.过滤常数K与（）无关。A.过滤压差B.过滤介质阻力C.滤液粘度D.滤饼厚度10.干燥过程中，若增大空气的流量，则干燥速率（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定11.传热系数K的单位是（）。A.W/(m²·K)B.W/(m·K)C.J/(m²·K)D.J/(m·K)12.两流体在套管换热器中逆流换热，热流体进出口温度分别为100℃和60℃，冷流体进出口温度分别为30℃和50℃，则平均温度差为（）。A.30℃B.40℃C.50℃D.60℃13.蒸汽冷凝时，膜状冷凝的给热系数（）滴状冷凝的给热系数。A.大于B.小于C.等于D.不确定14.离心泵的扬程是指（）。A.泵的升扬高度B.将液体从低处送到高处的高度C.泵对单位重量液体提供的有效能量D.泵的轴功率15.某离心泵在一定转速下输送清水时，流量为10m³/h，扬程为2Om。现用该泵输送密度为1200kg/m³的盐水，其流量和扬程（）。A.流量减小，扬程增大B.流量增大，扬程减小C.流量和扬程均减小D.流量和扬程均增大16.精馏塔的进料热状况参数q的取值范围是（）。A.q>1B.q=1C.0<q<1D.q<017.吸收操作中，操作线的斜率为（）。A.L/VB.V/LC.L/GD.G/L18.萃取操作中，分配系数kA的表达式为（A为溶质）（）。A.yA/xAB.xA/yAC.yA/(yA+xA)D.xA/(yA+xA)19.降尘室的沉降速度是指（）。A.颗粒的自由沉降速度B.在降尘室内颗粒的沉降速度C.颗粒的终端沉降速度D.颗粒的初始沉降速度20.过滤操作中，过滤介质的阻力忽略不计时，过滤时间与滤液体积的关系是（）。A.线性关系B.二次函数关系C.反比关系D.对数关系第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（每题2分，共10分）1.流体在管道中流动时，流动阻力分为______和______。2.精馏塔的回流比R增大时，精馏段操作线斜率______，提馏段操作线斜率______。3.吸收操作中，吸收剂的选择原则是______、______、______等。4.萃取操作中，萃取剂的选择性系数β______1时，萃取效果较好。5.干燥过程中，物料的干燥速率一般分为______和______两个阶段。（二）简答题（每题5分，共15分）1.简述离心泵的工作原理。2.简述精馏塔的操作要点。3.简述吸收操作的影响因素。（三）计算题（每题10分，共20分）1.某连续精馏塔，进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5，塔顶馏出液组成xD=0.95，塔底釜液组成xW=0.05，回流比R=2。试求：（1）塔顶馏出液量D和塔底釜液量W；（2）精馏段操作线方程。2.用一逆流操作的吸收塔吸收混合气中的溶质A，已知进塔混合气中A的摩尔分数y1=0.05，操作条件下的平衡关系为y=2x，吸收剂为纯溶剂，出塔液体中A的摩尔分数x1=0.02，吸收塔的气相总传质单元高度HOG=1m，试求：（1）出塔混合气中A的摩尔分数y2；（2）所需的填料层高度h。（四）分析题（15分）材料：某化工生产过程中，需要将一种液体物料从常压加热到一定温度。现有一台列管式换热器，已知该换热器的传热面积为50m²，传热系数K=100W/(m²·K)，热流体进口温度T1=150℃，出口温度T2=100℃，冷流体进口温度t1=20℃，出口温度t2=80℃。1.计算该换热器的热负荷Q。（5分）2.分析该换热器的传热效率η，并提出提高传热效率的建议。（10分）（五）设计题（10分）材料：某化工厂欲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，塔顶馏出液组成xD=0.95，塔底釜液组成xW=0.05，回流比R=3。试设计该精馏塔的塔板数及进料位置。答案：第I卷1.D2.B3.B4.A5.B6.A7.D8.A9.D10.A11.A12.B13.B14.C15.D16.C17.A18.A19.B20.B第II卷（一）填空题1.直管阻力；局部阻力2.增大；减小3.溶解度大；选择性好；腐蚀性小等4.大于5.恒速干燥阶段；降速干燥阶段（二）简答题1.离心泵的工作原理：依靠高速旋转的叶轮，泵内液体在惯性离心力作用下，自叶轮中心被甩向边缘，使液体获得动能与静压能。同时，在叶轮中心形成低压区，液体在压差作用下不断吸入与排出，实现液体的输送。2.精馏塔操作要点：稳定进料流量、组成、热状况；控制好回流比；保证灵敏板温度稳定；注意塔釜液位稳定；防止液泛、漏液等异常现象。3.吸收操作影响因素：温度、压力、气液流量、吸收剂性质、填料性能等。温度影响平衡关系；压力影响气体溶解度；气液流量影响传质推动力；吸收剂性质影响吸收效果；填料性能影响传质效率。（三）计算题1.（1）由物料衡算F=D+W，FxF=DxD+WxW，可得100=D+W，100×0.5=D×0.95+W×0.05，解得D=50kmol/h，W=50kmol/h。（2）精馏段操作线方程：y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，R=2，则y=(2/(2+1))x+(0.95/(2+1))=2/3x+0.95/3。2.（1）由物料衡算L(x1-x2)=V(y1-y2)，且y=2x，L=V，可得x1-x2=y1-y2，0.02-0=0.05-y2，解得y2=0.03。（2）NOG=(y1-y2)/Δym，Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)，Δy1=y1-mx1=0.05-2×0=0.05，Δy2=y2-mx2=0.03-2×0=0.03，Δym=(0.05-0.03)/ln(0.05/0.03)=0.039，NOG=(0.05-0.03)/0.039=0.513，h=HOG×NOG=1×0.513=0.513m。（四）分析题1.Q=Whcpc(T1-T2)=50×4.2×10³×(150-100)=1.05×10^7J/h。2.传热效率η=(t2-t1)/(T1