化工原理专科作业考核题2020版

化工原理专科作业考核题2020版前言化工原理是化工类及相关专业的核心专业基础课程，它旨在培养学生运用工程观点分析和解决化工生产过程中各种物理过程问题的能力。本次作业考核题以2020年教学大纲为依据，紧密围绕课程核心知识点，注重理论与实际应用的结合，力求全面考察学生对化工单元操作基本原理、典型设备结构及工艺计算的掌握程度。本套试题适用于专科层次化工技术类专业学生，希望通过练习，能帮助同学们巩固所学知识，提升分析和解决实际工程问题的初步能力。考核说明1.考核对象：化工原理课程修完的专科学生。2.考核时间：建议在课程结束后，集中一段时间完成，具体时长由指导教师根据教学安排确定。3.考核方式：独立完成，闭卷或开卷（由指导教师决定）。4.总分：一百分。5.答题要求：字迹工整，逻辑清晰，计算过程完整，结果保留必要的有效数字并注明单位。---一、选择题(每题2分，共20分)在下列各题的备选答案中，选出一个最恰当的答案，并将其序号填在括号内。1.流体在圆形直管内作定态流动时，其平均流速与管截面积的关系为（）。A.成正比B.成反比C.平方成正比D.无关2.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。A.气缚B.气蚀C.汽锤D.喘振3.在间壁式换热器中，冷、热流体进行换热，若热流体的温度由T1降至T2，冷流体的温度由t1升至t2，则算术平均温度差为（）。A.[(T1-t1)+(T2-t2)]/2B.[(T1-t2)+(T2-t1)]/2C.(T1-T2)/(ln(T1/t2))D.(t2-t1)/(ln(T1/T2))4.工业上常用的过滤介质不包括（）。A.织物介质B.堆积介质C.多孔固体介质D.液态介质5.蒸馏操作的依据是混合物中各组分的（）差异。A.溶解度B.挥发度C.密度D.粘度6.在吸收操作中，若进塔混合气中的溶质浓度升高，其他条件不变，则吸收推动力（）。A.增大B.减小C.不变D.无法确定7.干燥过程中，湿空气的湿度H是指（）。A.湿空气中水汽的质量与绝干空气质量之比B.湿空气中水汽的体积与湿空气总体积之比C.湿空气中水汽的分压与总压之比D.湿空气中水汽的质量与湿空气总质量之比8.下列哪种泵不属于叶片式泵（）。A.离心泵B.往复泵C.轴流泵D.混流泵9.对于一定的流体和管路系统，当阀门关小时，管路的局部阻力系数（）。A.增大B.减小C.不变D.不确定10.在萃取操作中，萃取剂的选择应首要考虑（）。A.萃取剂的价格B.萃取剂与原溶剂的互溶度C.萃取剂的密度D.萃取剂的毒性---二、填空题(每空1分，共20分)1.流体静力学基本方程式的表达式为（），它表明在静止的、连续的同种流体中，压强随深度的增加而（）。2.流体在管内流动时，流动类型可分为（）和（），用（）准数来判断。3.离心泵的主要部件包括（）、（）和（）。4.间壁式换热器中，冷热流体的流向有（）、（）和（）三种。5.过滤操作中，真正发挥拦截颗粒作用的是滤饼层的（）过滤。6.简单蒸馏属于（）过程，而平衡蒸馏属于（）过程（填“间歇”或“连续”）。7.吸收塔的操作线方程是根据塔内某截面处的（）关系和（）关系推导得出的。8.干燥速率曲线一般分为（）阶段和（）阶段。9.单位时间内通过导管任一截面的流体量称为（），单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。---三、简答题(每题5分，共20分)1.简述离心泵的工作原理。在启动离心泵前为何要灌泵并关闭出口阀门？2.影响对流传热系数的因素主要有哪些？请列举至少四种。3.什么是精馏塔的“理论板”？理论板的引入对精馏过程的计算有何意义？4.简述湿物料在恒定干燥条件下的干燥过程，并说明两个干燥阶段的特点。---四、计算题(每题10分，共40分)1.流体流动计算：某化工厂用离心泵将敞口贮槽中的清水（密度为ρ，粘度为μ）输送至一高位槽。已知贮槽液面与高位槽液面的垂直距离为H，输送管路为φ108mm×4mm的无缝钢管，直管总长度为L，管路中设有一个全开闸阀（局部阻力系数ζ1）、三个90°标准弯头（每个局部阻力系数ζ2）。若要求的输送量为V，试求：（1）管路中的流速u；（2）以贮槽液面为基准，列出该输送系统的伯努利方程式，并指出各项的物理意义；（3）若已知离心泵的效率为η，估算该泵所需的轴功率N轴。（注：摩擦系数λ可根据雷诺数Re和相对粗糙度ε/d查图或近似计算，此处可设λ为已知常数）2.传热计算：在一列管式换热器中，用饱和水蒸气加热空气。饱和水蒸气走壳程，其温度为Ts，冷凝潜热为r，空气质量流量为m2，进口温度为t1，出口温度为t2。空气在管内作湍流流动，管程数为1。若换热器的热损失可忽略不计，且管壁及污垢热阻可忽略。试求：（1）该换热器的热负荷Q；（2）饱和水蒸气的冷凝量m1；（3）若空气的对流传热系数为α2，水蒸气的对流传热系数为α1（α1>>α2），则总传热系数K约为多少？3.蒸馏计算：一连续精馏塔分离某二元理想混合液。已知原料液流量为F，组成为xF（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和液体进料。塔顶产品流量为D，组成为xD，塔底产品组成为xW。回流比为R。试求：（1）塔顶易挥发组分的回收率ηD；（2）提馏段操作线方程的通式；（3）若进料热状态参数q=1，写出q线方程。4.吸收计算：某逆流操作的吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A。已知入塔混合气中溶质A的摩尔分数为y1，出塔尾气中溶质A的摩尔分数为y2，入塔清水的摩尔分数为x2=0。操作条件下的相平衡关系为y*=mx。若操作液气比L/V为最小液气比(L/V)min的1.5倍，试求：（1）最小液气比(L/V)min的表达式；（2）出塔吸收液中溶质A的摩尔分数x1；（3）若该塔可视为一个理论级，则其传质单元数NOG（用对数平均推动力法计算）。---参考答案与评分标准（要点）（注：此处仅为要点提示，详细解题步骤及评分细则需根据教学要求制定）一、选择题(每题2分，共20分)1.B2.B3.A4.D5.B6.A7.A8.B9.A10.B二、填空题(每空1分，共20分)1.p=p0+ρgh(或Δp=ρgΔh)，增大2.层流，湍流，雷诺(Re)3.叶轮，泵壳，轴封装置4.并流，逆流，错流（或折流）5.深层（或滤饼）6.间歇，连续7.物料衡算，相平衡8.恒速干燥，降速干燥9.流量，密度三、简答题(每题5分，共20分)1.工作原理：叶轮高速旋转，液体在离心力作用下被甩向叶轮外缘，在叶轮中心形成低压区，将液体吸入，同时液体获得动能和静压能，经泵壳排出。(2分)灌泵：防止气缚现象，确保泵内充满液体。(1.5分)关出口阀启动：降低启动电流，保护电机，避免启动时泵过载。(1.5分)2.影响因素：流体的种类及相态；流体的流动状态（Re数）；流体的物性（密度、粘度、导热系数、比热容等）；传热面的形状、大小和布置；流体的流速。(每点1分，答对4点即可)3.理论板：离开该板的气液两相达到相平衡的理想化塔板。(2分)意义：将复杂的传质过程简化，通过计算理论板层数来衡量塔的分离能力，为实际塔板数的确定（需考虑板效率）提供基础。(3分)4.干燥过程：恒速干燥阶段和降速干燥阶段。(1分)恒速阶段特点：物料表面始终保持湿润，干燥速率恒定，传质阻力主要在气相，速率由表面汽化速率控制。(2分)降速阶段特点：物料表面逐渐变干，干燥速率下降，传质阻力主要在物料内部，速率由内部扩散速率控制。(2分)四、计算题(每题10分，共40分)（注：以下为解题思路和关键公式，具体数值计算需根据题目给定数据进行，分步计分）1.流体流动计算（1）流速u=V/(0.785d²)(d为管内径)(2分)（2）伯努利方程：z1+u1²/(2g)+p1/(ρg)+He=z2+u2²/(2g)+p2/(ρg)+Σhf(3分)各项意义：位能、动能、静压能、有效功、阻力损失(1分)（3）有效功率Ne=ρgQHe(kW)，轴功率N轴=Ne/η(4分)2.传热计算（1）Q=m2cp2(t2-t1)(3分)（2）m1=Q/r(3分)（3）K≈α2(因α1>>α2，且忽略管壁及污垢热阻)(4分)3.蒸馏计算（1）ηD=(DxD)/(FxF)×100%(3分)（2）提馏段操作线方程：y'=(L'/V')x'-(WxW)/V'(4分)（3）q线方程：x=xF(q=1，饱和液体进料)(3分)4.吸收计算（1）(L/V)min=(y1-y2)/(x1*-x2)=(y1-y2)/(y1/m-0)=m(y1-y2)/y1(3分)（2）L/V=1.5(L/V)min，x1=(y1-y2)/(L/V)+x2(3分)（3）Δym=[(y1-mx1)-(y2-mx2)]