2025年大学大二（化学工程）化工原理综合测试题及答案

2025年大学大二（化学工程）化工原理综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30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10题，每题3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.离心泵的效率η和流量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3.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.回流段4.萃取操作中，选择萃取剂的主要原则是（）。A.对溶质的溶解度大B.与原溶剂互不相溶C.对溶质的选择性高D.以上都是5.吸收操作中，吸收剂的选择应考虑的因素不包括（）。A.溶解度B.选择性C.挥发性D.腐蚀性6.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7.干燥过程中，物料的平衡水分与下列因素有关的是（）。A.物料的性质B.空气的状态C.干燥的方法D.以上都是8.板式塔中，塔板效率最高的是（）。A.泡罩塔B.筛板塔C.浮阀塔D.填料塔9.传热过程中，热阻主要集中在（）。A.热流体一侧B.冷流体一侧C.传热壁面D.不确定10.套管换热器中，内管走热流体，外管走冷流体，为了强化传热，应采取的措施是（）。A.增大内管管径B.增大外管管径C.提高热流体流速D.提高冷流体流速第II卷（非选择题共70分）11.填空题：每题2分，共10分。（1）流体在管内流动时，滞流内层的厚度随雷诺数的增大而______。（2）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生______现象。（3）精馏操作中，回流比增大，塔顶产品组成______。（4）吸收操作中，亨利系数E值越大，表明气体的溶解度______。（5）干燥过程中，物料的临界含水量是区分______和______的分界点。12.简答题：每题10分，共20分。（1）简述离心泵的工作原理。（2）简述精馏塔的工作原理。13.计算题：每题20分，共20分。某精馏塔进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5（摩尔分数），要求塔顶产品组成xD=0.9，塔底产品组成xW=0.1。已知回流比R=3，泡点进料，塔顶采用全凝器，塔釜间接蒸汽加热。试求：（1）塔顶产品量D和塔底产品量W；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程。14.分析题：20分。材料：在某化工生产中，需要将一种易挥发的有机液体从水溶液中分离出来。现采用萃取的方法，选用了一种萃取剂。经过一段时间的操作后，发现分离效果不理想。问题：请分析可能导致分离效果不理想的原因，并提出改进措施。15.设计题：20分。材料：某工厂需要设计一个连续精馏塔，用于分离乙醇-水混合液。已知进料流量为100kmol/h，进料组成xF=0.4（摩尔分数），要求塔顶产品组成xD=0.8，塔底产品组成xW=0.05。回流比R=2.5，泡点进料。问题：请设计该精馏塔的塔板数，并确定进料位置。答案：1.D2.B3.A4.D5.C6.B7.D8.C9.C10.D11.（1）减小（2）气缚（3）提高（4）越小（5）恒速干燥阶段、降速干燥阶段12.（1）离心泵的工作原理是依靠高速旋转的叶轮，泵内液体在惯性离心力作用下，自叶轮中心被甩向外界并获得能量，使液体静压能和动能均增加，被输送到排出管。同时，叶轮中心处液体因被甩出而形成低压区，外界液体在压差作用下进入泵内，形成连续的输送过程。（2）精馏塔的工作原理是利用混合物中各组分挥发度不同，将液体混合物多次部分汽化和部分冷凝，使气相中的轻组分浓度不断提高，液相中的重组分浓度不断提高，从而实现分离目的。上升蒸汽与下降液体在塔板上接触传质传热，使蒸汽中轻组分不断增浓，液体中重组分不断增浓。13.（1）由物料衡算可得：F=D+W，F×xF=D×xD+W×xW，代入数据解得D=40kmol/h，W=60kmol/h。（2）精馏段操作线方程：y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，将R=3，xD=0.9代入得y=0.75x+0.225。（3）提馏段操作线方程：y'=(L'/V')x'-(WxW/V')，L'=L+qF=RD+F=3×40+100=220kmol/h，V'=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F=(3+1)×40-(1-1)×100=160kmol/h，代入数据得y'=1.375x'-0.0375。14.可能原因：萃取剂选择不当，对溶质的选择性不够高；萃取剂与原溶剂互溶度较大；萃取温度、时间等操作条件不合适；设备存在泄漏等问题。改进措施：重新筛选萃取剂，提高选择性；优化操作条件，如控制温度、时间等；检查设备，确保无泄漏；适当增加萃取级数。15.首先求最小回流比Rmin，根据进料组成和分离要求