2025年大学过程装备与控制工程（化工原理）试题及答案

2025年大学过程装备与控制工程（化工原理）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）请将每小题的正确答案填在括号内。每小题4分，共40分。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，则阻力损失变为原来的（）。A.1/2B.1/4C.1/8D.1/162.离心泵铭牌上标明的扬程是指（）。A.功率最大时的扬程B.最大流量时的扬程C.泵的最大扬程D.效率最高时的扬程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.操作最为经济D.填料层高度趋向无穷大5.在一套管换热器中，用水冷却油。水走管内，油走环隙，为强化传热，下列方案中最有效的是（）。A.增大水的流量B.增大油的流量C.增大水的流速，同时减小油的流速D.增大油的流速，同时减小水的流速6.某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为（）。A.60kmol/hB.66.7kmol/hC.90kmol/hD.100kmol/h7.干燥过程中，湿空气经预热器后，湿度（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定8.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.不确定9.在连续精馏塔中，精馏段操作线方程为y=0.75x+0.2075，q线方程为y=-0.5x+1.5xF，则进料热状况参数q为（）。A.0.5B.0.6C.0.7D.0.810.某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=d0/2）的管子时，若流体为层流，则压降为原来的（）。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍第II卷（非选择题共60分）1.（10分）简述离心泵的工作原理。2.（15分）在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质A，已知进塔混合气中溶质A的摩尔分数为0.05，操作液气比为2，平衡关系为y=1.5x。试求：（1）塔顶气相出口摩尔分数；（2）塔底液相出口摩尔分数；（3）若将液气比增大一倍，其他条件不变，塔顶气相出口摩尔分数变为多少？3.（15分）某连续精馏塔，进料量为100kmol/h，进料组成为0.5，塔顶产品组成为0.95，塔底产品组成为0.05，回流比为3。试求：（1）塔顶产品量和塔底产品量；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程。4.（10分）材料：某干燥器处理湿物料1000kg/h，湿物料含水量由40%降至5%（均为湿基）。干燥介质为空气，初始湿度为0.005kg水/kg干空气，经预热器后湿度不变，温度升至120℃进入干燥器，离开干燥器时温度为40℃。已知干燥器的热损失为40000kJ/h。试求：（1）水分蒸发量；（2）干燥产品量；（3）空气消耗量。5.（10分）材料：在一传热面积为50m²的列管式换热器中，用热水加热冷水。热水流量为2000kg/h，进口温度为90℃，出口温度为50℃；冷水流量为3000kg/h，进口温度为20℃。已知水的比热容为4.18kJ/(kg·℃)。试求：（1）冷水出口温度；（2）换热器的总传热系数。答案1.D2.D3.A4.D5.C6.B7.C8.B9.C10.C1.离心泵的工作原理：离心泵一般由电机带动叶轮高速旋转，泵内液体在离心力作用下，从叶轮中心被甩向叶轮外周，使液体获得能量，静压能和动能都增加。液体离开叶轮进入泵壳后，由于流道逐渐扩大，动能部分转化为静压能，使液体压力进一步提高，然后从泵出口排出。同时，在叶轮中心形成低压区，液体在压差作用下不断被吸入泵内，从而实现连续输送液体。2.（1）由操作线方程y=L/Vx+(xD-L/VxF)，已知L/V=2，xF=0.05，令y=xD，可得xD=L/VxF+(xD-L/VxF)，解得xD=0.025。（2）由平衡关系y=1.5x，在塔底，y1=0.05，可得x1=y1/1.5=0.0333。因L/V=2，由操作线方程可得x2=(y1-xD)/(L/V)=0.0125。（3）当L/V增大一倍，即L/V=4时，由操作线方程y=L/Vx+(xD-L/VxF)，令y=xD，可得xD=L/VxF+(xD-L/VxF)，解得xD=0.0125。3.（1）由物料衡算F=D+W，xF=DxD+WxW，可得D=F(xF-xW)/(xD-xW)=100(0.5-0.05)/(0.95-0.05)=50kmol/h，W=F-D=50kmol/h。（2）精馏段操作线方程y=R/(R+1)x+xD/(R+1)，R=3，xD=0.95，可得y=3/4x+0.95/4=0.75x+0.2375。（3）提馏段操作线方程y'=L'/V'x'-WxW/V'，L'=L+qF，V'=V-(1-q)F，q=1，L=RD=150kmol/h，V=(R+1)D=200kmol/h，可得y'=(150/150)x'-50×0.05/150=x'-0.0167。4.（1）水分蒸发量W=G1(ω1-ω2)/(1-ω2)=1000(0.4-0.05)/(1-0.05)=368.42kg/h。（2）干燥产品量G2=G1-W=1000-368.42=631.58kg/h。（3）空气消耗量L=W/(H2-H1)，H1=0.005kg水/kg干空气，H2=H1+W/L，由热平衡Q=L(I1-I2)+QL，可得L=17429