2025年大学化工工艺（化工原理）试题及答案

2025年大学化工工艺（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）答题要求：本大题共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案的序号填在括号内。1.化工生产中常用的“三传一反”是指（）A.动量传递、热量传递、质量传递、化学反应工程B.动量传递、热量传递、能量传递、化学反应工程C.动量传递、热量传递、质量传递、反应动力学D.动量传递、热量传递、能量传递、反应动力学2.流体在圆形直管中流动时，若其已进入阻力平方区，则摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为（）A.Re增大，λ增大B.Re增大，λ减小C.Re增大，λ先增大后减小D.Re增大，λ基本不变3.某液体在内径为d的水平管路中稳定流动，其平均流速为u，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d/2的管子时，若流体为层流，则压降Δp为原来的（）A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍4.离心泵的效率η与流量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5.某离心泵在一定转速下输送密度为1000kg/m³的液体时，扬程为50m，流量为0.01m³/s，轴功率为10kW。若用该泵输送密度为800kg/m³的液体，其他条件不变，则此时的扬程H、流量Q和轴功率P分别为（）A.H=50m，Q=0.01m³/s，P=10kWB.H=50m，Q=0.01m³/s，P=8kWC.H=40m，Q=0.008m³/s，P=8kWD.H=40m，Q=0.008m³/s，P=10kW6.用离心泵将水池中的水输送到高位槽，若离心泵的安装高度增加，则离心泵的（）A.流量增大B.扬程增大C.允许吸上真空度减小D.效率增大7.往复泵的流量调节方法不包括（）A.旁路调节B.改变活塞行程C.改变泵的转速D.出口阀门调节8.某气体在一容器中，其压力为p，温度为T，体积为V。若将该气体压缩至原来体积的一半，且温度不变，则此时气体的压力为（）A.p/2B.pC.2pD.4p9.气体在等温压缩过程中，其内能变化为（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定10.对流传热系数α的单位是（）A.W/(m²·K)B.W/(m·K)C.J/(m²·K)D.J/(m·K)11.间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高总传热系数K，关键在于提高（）A.较小的对流传热系数B.较大的对流传热系数C.两侧流体的平均温度差D.间壁的导热系数12.在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，传热管的壁温接近（）A.蒸汽的温度B.空气的温度C.蒸汽和空气的平均温度D.无法确定13.某逆流操作的列管式换热器，传热面积为20m²，传热系数为100W/(m²·K)，热流体的进出口温度分别为150℃和100℃，冷流体的进出口温度分别为50℃和80℃，则该换热器的传热量为（）A.1×10⁶WB.2×10⁶WC.3×10⁶WD.4×10⁶W14.吸收操作的依据是（）A.气体在液体中的溶解度不同B.液体在气体中的溶解度不同C.气体与液体之间的化学反应D.气体与液体之间的物理吸附15.在吸收过程中，吸收质从气相主体传递到液相主体的过程包括（）A.气相主体到气液界面的对流扩散B.气液界面到液相主体的对流扩散C.气相主体到气液界面的分子扩散和气液界面到液相主体的分子扩散D.气相主体到气液界面的对流扩散和气液界面到液相主体的对流扩散16.亨利定律适用于（）A.理想气体B.稀溶液中的溶质C.难溶气体D.易溶气体17.在一定温度和压力下，某气体在水中的溶解度与其平衡分压的关系符合亨利定律。若该气体的平衡分压增大一倍，则其在水中的溶解度（）A.增大一倍B.减小一倍C.不变D.增大两倍18.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是（）A.塔顶易挥发组分浓度高，沸点低B.塔顶压力低，沸点低C.塔底难挥发组分浓度高，沸点高D.塔底压力高，沸点高19.精馏操作中，回流比R增大，则塔板数（）A.增多B.减少C.不变D.先增多后减少20.某二元理想溶液在连续精馏塔中进行分离，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。若回流比R=2，则精馏段的上升蒸汽量V为（）A.150kmol/hB.200kmol/hC.250kmol/hD.300kmol/h第II卷（非选择题共60分）答题要求：请将答案写在答题纸上，要求书写规范、工整。二、填空题（每题2分，共10分）1.流体在管道中流动时，流动阻力可分为______阻力和______阻力。2.离心泵的主要性能参数有______、______、______、______和______。3.对流传热的热阻主要集中在______，因此减薄______是强化对流传热的主要途径。4.吸收操作中，选择吸收剂的主要依据是______、______、______和______。5.精馏塔的进料热状况有______、______、______、______和______五种。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述流体流动的连续性方程及其物理意义。2.简述离心泵的工作原理。3.简述影响对流传热系数的因素。4.简述精馏塔的物料衡算方程及其应用。四、计算题（每题15分，共30分）1.某油品在一内径为100mm的水平管道中流动，流量为0.01m³/s。已知油品的密度为850kg/m³，粘度为0.002Pa·s。试判断该油品的流动类型，并计算其雷诺数。若要使油品的雷诺数减小一半，可采取哪些措施？2.某逆流操作的列管式换热器，用饱和蒸汽加热空气。饱和蒸汽的温度为120℃，空气的进口温度为20℃，出口温度为80℃。已知传热系数K=100W/(m²·K)，传热面积A=10m²。求：（1）传热量Q；（2）空气的流量m₂（已知空气的比热容c₂=1.01kJ/(kg·K)）。五、分析题（10分）某化工厂拟采用连续精馏塔分离乙醇-水混合液。已知进料组成xF=0.4（摩尔分数），馏出液组成xD=0.95，釜液组成xW=0.05。进料流量F=100kmol/h，回流比R=3。试分析：（1）该精馏塔的理论塔板数；（2）若进料热状况改变，对精馏塔的操作会产生哪些影响？答案：第I卷（选择题共40分）1.A2.D3.C4.B5.B6.C7.D8.C9.C10.A11.A12.A13.B14.A15.D16.B17.A18.A19.B20.C第II卷（非选择题共60分）二、填空题（每题2分，共10分）1.沿程；局部2.流量；扬程；效率；轴功率；转速3.滞流内层；滞流内层厚度4.溶解度大；选择性高；腐蚀性小；挥发性小；粘度低5.冷液进料；泡点进料；气液混合进料；露点进料；过热蒸汽进料三、简答题（每题5分，共20分）1.流体流动的连续性方程为ρ₁u₁A₁=ρ₂u₂A₂，其物理意义是在稳定流动系统中，流体流经各截面的质量流量相等。2.离心泵的工作原理是依靠高速旋转的叶轮，泵内液体在离心力作用下获得能量，从叶轮中心被甩向边缘，以较高的速度流出叶轮，进入蜗壳，使液体的动能转变为静压能，从而实现液体的输送。3.影响对流传热系数的因素有：流体的种类和性质（如密度、粘度、比热容等）、流体的流动状态（层流或湍流）、传热面的形状和尺寸、流体的相变化情况等。4.精馏塔的物料衡算方程包括总物料衡算方程F=D+W，易挥发组分物料衡算方程FxF=DxD+WxW。其应用主要是通过已知的进料量、组成以及馏出液和釜液的组成，计算馏出液和釜液的流量等参数，为精馏塔的设计和操作提供依据。四、计算题（每题15分，共30分）1.首先计算雷诺数Re=duρ/μ，d=0.1m，u=4Q/(πd²)=4×0.01/(3.14×0.1²)=1.27m/s，ρ=850kg/m³，μ=0.002Pa·s，代入可得Re=0.1×1.27×850/0.002=53975＞4000，为湍流。若要使雷诺数减小一半，可减小流量或增大管径或增大粘度。2.（1）对数平均温差Δtm=(120-20)-(120-80)/ln((120-20)/(120-80))=66.7℃，传热量Q=KAΔtm=100×10×66.7=6.67×10⁴W。（2）由Q=m₂c₂(t₂-t₁)，可得m₂=Q/(c₂(t₂-t₁))=6.67×1