2025年化学工程与工艺考试试卷及答案

2025年化学工程与工艺考试试卷及答案1.单项选择（每题1分，共20分）1.1在理想管式反应器中进行一级不可逆反应A→B，若空时τ=10min，则出口转化率X最接近A.0.632 B.0.865 C.0.950 D.0.993答案：B1.2某二元理想溶液在101.3kPa下形成最低恒沸物，其恒沸组成x1=0.65。若进料xF=0.50，采用常压精馏，塔顶产品将A.纯组分1 B.纯组分2 C.恒沸物 D.无法判断答案：C1.3下列哪种泵在输送高黏度液体时容积效率下降最慢A.离心泵 B.齿轮泵 C.轴流泵 D.旋涡泵答案：B1.4在气固流化床中，若颗粒平均直径减小而其余条件不变，则临界流化速度umfA.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减答案：B1.5对放热可逆反应，最佳温度序列应满足A.沿反应器逐渐升高 B.沿反应器逐渐降低 C.先升后降 D.恒定答案：B1.6亨利定律适用于A.高压高温下的非理想气体 B.低压下的稀溶液 C.浓电解质溶液 D.任意系统答案：B1.7在萃取过程中，若选择性系数β=1，则A.萃取剂与原溶剂互溶度为零 B.萃取相与萃余相组成相同 C.分配系数为零 D.萃取无法分层答案：B1.8对于板框过滤机，若滤饼不可压缩，过滤压差提高一倍，则过滤速率变为A.1倍 B.1.414倍 C.2倍 D.4倍答案：B1.9在双膜理论中，气相传质分系数kg与总系数KG的关系为A.1/KG=1/kg+H/kL B.KG=kg+HkL C.KG=kgkL/(kL+Hkg) D.KG=kg答案：A1.10若反应速率rA=kCA^0.5CB^1.5，则反应总级数为A.0.5 B.1.0 C.1.5 D.2.0答案：D1.11在列管式换热器中，若管程流体被加热，壳程为饱和蒸汽，则总传热系数K近似等于A.管内对流传热系数 B.管外对流传热系数 C.管壁导热系数 D.污垢热阻答案：A1.12对于理想气体，若温度升高10%，则黏度约A.升高10% B.升高5% C.升高2% D.不变答案：A1.13在吸收塔设计中，若液气比L/G等于最小液气比(L/G)min，则A.塔高无限大 B.塔径无限大 C.操作线斜率为零 D.吸收因子为零答案：A1.14下列哪种干燥器适合热敏性膏状物料A.气流干燥器 B.喷雾干燥器 C.厢式干燥器 D.回转干燥器答案：B1.15对于一级连串反应A→B→C，若k1=2k2，则B的最大收率出现在A.t=0 B.t=ln2/k1 C.t=1/k1 D.t=∞答案：B1.16在精馏塔中，若进料热状态q=0.5，则进料线斜率为A.1 B.0.5 C.0 D.1答案：B1.17对于非牛顿幂律流体，若流动指数n<1，则其表观黏度随剪切速率增大而A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减答案：B1.18在气液反应中，若八田数Ha>>1，则反应主要发生在A.液膜内 B.液相主体 C.气膜内 D.相界面答案：A1.19若某离心泵工作点扬程为20m，管路特性曲线为H=10+0.02Q^2(Q单位m^3/h)，则流量Q为A.10 B.20 C.22.4 D.30答案：C1.20在催化剂颗粒内扩散反应问题中，西勒模数φ减小，则有效因子ηA.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减答案：A2.多项选择（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列措施可提高恒压过滤速率A.提高过滤压差 B.降低滤液黏度 C.增大滤布阻力 D.预涂助滤剂 E.升高温度答案：ABDE2.2关于精馏塔灵敏板温度，下列说法正确的是A.对进料组成变化敏感 B.通常靠近塔顶 C.可用于推断塔底组成 D.可用于自动控制 E.与回流比无关答案：ACD2.3造成离心泵汽蚀的原因包括A.吸入液面下降 B.液体温度升高 C.吸入管路阻力增大 D.泵转速降低 E.吸入液面压力升高答案：ABC2.4在气固催化反应中，消除外扩散影响的实验判据有A.改变催化剂粒径测速率不变 B.提高线速度测速率不变 C.提高温度测速率不变 D.改变催化剂装填量测速率不变 E.改变反应物浓度测速率不变答案：AB2.5下列属于绝热反应器特点的是A.无径向换热 B.存在轴向温度梯度 C.适合强放热反应 D.适合强吸热反应 E.催化剂床层温度均匀答案：AB2.6关于萃取塔泛点速度，下列因素使其降低的是A.增大界面张力 B.增大连续相黏度 C.增大分散相密度 D.增大填料比表面积 E.增大塔径答案：BCD2.7在干燥速率曲线中，恒速阶段结束的标志包括A.物料表面温度升高 B.干燥速率下降 C.物料含水率降至临界含水率 D.空气湿度增大 E.物料表面出现干区答案：ABCE2.8下列属于膜分离推动力的是A.压力差 B.浓度差 C.温度差 D.电位差 E.重力差答案：ABD2.9对于管壳式换热器，采用折流挡板可A.提高壳程传热系数 B.减小壳程压降 C.防止诱导振动 D.减小传热面积 E.提高管程传热系数答案：AC2.10在反应器稳定性分析中，下列参数出现多态解的是A.放热CSTR B.吸热CSTR C.绝热PFR D.等温PFR E.非绝热CSTR答案：AE3.填空题（每空1分，共30分）3.1某液体在圆管内层流流动，管径增大一倍而流量不变，则压降变为原来的______倍。答案：1/163.2在恒压过滤中，若滤饼体积与滤液体积之比为0.2m^3/m^3，则滤饼比阻r与过滤常数K的关系为K=______。答案：2ΔP/(μrv)3.3精馏塔最小回流比Rmin=______，当相对挥发度α=2.5，进料xF=0.5，q=1时，Rmin=______。答案：(xDαxF)/(αxFxF)；1.253.4对于一级反应A→P，在CSTR中达到90%转化率，若k=0.1min^1，则空时τ=______min。答案：903.5在气液平衡中，若系统服从拉乌尔定律，则相对挥发度αAB=______。答案：PA°/PB°3.6某离心泵特性曲线为H=300.01Q^2，管路曲线为H=10+0.02Q^2，则工作点流量Q=______m^3/h。答案：31.63.7在流化床中，若实际气速u=0.3m/s，颗粒终端速度ut=0.5m/s，则床层空隙率ε______0.4（填>、=、<）。答案：>3.8对于平板式换热器，其传热系数与管壳式相比通常______（填高、低、相等）。答案：高3.9若反应速率常数k=1.2×10^7exp(8000/T)s^1，则活化能E=______kJ/kmol。答案：66.53.10在吸收塔中，若操作线斜率为1.2，平衡线斜率为0.8，则吸收因子A=______。答案：1.53.11某干燥过程恒速阶段干燥速率为2kg/(m^2·h)，物料表面积为0.5m^2，则每小时除去水量为______kg。答案：13.12在萃取中，若分配系数m=3，溶剂比S/F=1，则单级萃取理论收率为______。答案：0.753.13对于管式反应器，佩克莱特数Pe=______，当返混可忽略时Pe→______。答案：uL/D；∞3.14若催化剂有效因子η=0.8，则内扩散阻力使反应速率下降______%。答案：203.15在精馏塔中，若进料板下移，则塔顶产品纯度将______（填升、降、不变）。答案：降3.16某气体在20℃、101.3kPa下黏度为1.8×10^5Pa·s，若温度升至80℃，则黏度约______×10^5Pa·s。答案：2.23.17在气固分离中，旋风分离器临界粒径dc与入口气速u的关系为dc∝______。答案：1/u^0.53.18若某泵必需汽蚀余量NPSHr=3m，吸入管路损失为1.5m，则实际安装高度应比吸入液面低至少______m。答案：4.53.19对于一级可逆反应A⇌B，平衡常数K=4，则正逆反应速率常数比k1/k1=______。答案：43.20在干燥曲线中，临界含水率越高，则恒速阶段______（填长、短、不变）。答案：短3.21若换热器逆流布置，热流体从120℃降至60℃，冷流体从30℃升至80℃，则对数平均温差ΔTm=______℃。答案：43.33.22在气液反应中，若液相体积远大于液膜体积，则反应为______控制。答案：主体3.23某反应器体积为2m^3，进料流量为0.5m^3/min，则空速SV=______min^1。答案：0.253.24对于非理想流动，停留时间分布函数F(t)在t→∞时趋近于______。答案：13.25在萃取塔中，若连续相密度ρc=1000kg/m^3，分散相ρd=800kg/m^3，则分散相液滴上升速度方向为______（填上、下）。答案：上3.26若某板框过滤机框厚40mm，过滤面积2m^2，则单框容积为______m^3。答案：0.083.27在精馏塔中，若回流比R=2，塔顶产品D=50kmol/h，则塔内上升蒸汽量V=______kmol/h。答案：1503.28对于气固催化反应，若西勒模数φ=1，则有效因子η≈______。答案：0.763.29在吸收塔中，若填料高度无限高，则出口气体浓度将趋近于______浓度。答案：入口液体平衡3.30若某反应热ΔH=200kJ/mol，则反应器应采用______（填加热、冷却、绝热）方式操作。答案：冷却4.简答题（共40分）4.1（封闭型，6分）写出恒压过滤基本方程，并说明各符号含义。答案：t/V=K1V+K2，其中t为过滤时间，V为滤液体积，K1=μrv/(2A^2ΔP)，K2=μRm/(AΔP)，μ滤液黏度，r滤饼比阻，v滤饼体积与滤液体积比，A过滤面积，ΔP压差，Rm滤布阻力。4.2（开放型，8分）说明在CSTR中进行放热反应时产生多态解的原因，并给出实验上避免“飞温”的两条措施。答案：原因：放热速率随T指数上升，移热速率线性上升，两者交点可多于一个。措施：1.采用小直径冷却盘管增大传热面积；2.设置紧急冷却旁路或联锁切断进料。4.3（封闭型，6分）写出双膜理论吸收速率方程，并指出何时可认为气膜控制。答案：NA=KG(PGP),1/KG=1/kg+H/kL；当H/kL<<1/kg即液膜阻力远小于气膜时，为气膜控制。4.4（开放型，8分）比较喷雾干燥与气流干燥的适用物料、能耗与产品质量差异。答案：喷雾干燥适合热敏性、浆状或溶液物料，颗粒中空、速溶性好，但热效率低；气流干燥适合颗粒状、非热敏物料，热效率高，但产品易破碎，粉末多。4.5（封闭型，6分）给出管壳式换热器设计步骤前三步。答案：1.计算热负荷Q；2.选择流体走向；3.初估总传热系数K并计算对数平均温差。4.6（开放型，6分）解释为何在流化床中设置内部换热器可提高反应收率。答案：内部换热器及时移走反应热，避免局部高温导致副反应或催化剂失活，使床层温度均匀，提高主反应选择性。5.计算题（共40分）5.1（反应器计算，12分）在等温PFR中进行液相反应A+B→C，速率方程rA=0.5CACBkmol/(m^3·min)，进料CA0=CB0=2kmol/m^3，体积流量Q0=0.1m^3/min，要求出口CA=0.2kmol/m^3。求所需反应器体积V。解：因CA=CB，则rA=0.5CA^2，积分式τ=∫dCA/(rA)=∫(1/(0.5CA^2))dCA从2到0.2，得τ=1/0.5(1/0.21/2)=9min，V=Q0τ=0.1×9=0.9m^3。答案：0.9m^35.2（精馏计算，14分）用常压精馏分离苯甲苯，进料F=100kmol/h，xF=0.4，q=1，要求xD=0.9，xB=0.05，相对挥发度α=2.5，回流比R=1.5Rmin。求：1.Rmin；2.塔顶蒸汽量V；3.提馏段操作线方程。解：1