化工原理试题库及答案

化工原理试题库及答案一、单项选择题（每题1.5分，共15分）1.流体在圆形直管内作层流流动时，管内平均流速u与管中心处最大流速umA.uB.uC.uD.u2.离心泵发生汽蚀现象时，下列现象中不正确的是（）A.泵体振动并发出噪音B.泵的流量减小，扬程下降C.泵的效率显著升高D.泵体过流部件受到剥蚀损坏3.傅里叶定律表达式为Q=A.热量从低温侧向高温侧传递B.热量传递方向与温度升高方向相反C.导热系数为负值D.温度梯度为负值4.当壁面两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高总传热系数，关键在于（）A.提高较大一侧的对流传热系数B.提高较小一侧的对流传热系数，减小其热阻C.增大传热面积D.提高流体的平均温度5.精馏操作中，若进料组成、进料热状态及分离要求不变，增大回流比，所需理论塔板数将（）A.增多B.减少C.不变D.先增多后减少6.在稀溶液范围内，亨利定律适用于（）A.任何压力下的气液体系B.溶质在气液两相中浓度都不高的体系C.高浓度电解质溶液D.气体与液体发生化学反应的体系7.对不饱和湿空气，干球温度t、湿球温度tw、露点温度tA.tB.tC.tD.t8.恒压下过滤某悬浮液，若忽略滤布阻力，当过滤时间由τ增大到4τA.增大至原来的4倍B.增大至原来的2倍C.增大至原来的2倍D.保持不变9.板式塔正常操作时，若气体速度过低，可能导致（）A.液泛B.严重雾沫夹带C.漏液D.液面落差增大10.降尘室能分离某一粒径颗粒的条件是（）A.气体在降尘室内的停留时间大于等于该颗粒沉降至室底所需的时间B.颗粒沉降速度小于气体上升速度C.颗粒水平运动速度大于气体流速D.气体停留时间小于颗粒沉降时间二、填空题（每空1分，共10分）1.流体在圆形直管内作湍流流动时，邻近管壁处存在一层很薄的（层流底层），湍流主体湍动越剧烈，该层厚度越（薄）。2.离心泵的管路特性曲线与离心泵特性曲线的交点称为（工作点）。3.换热器中，冷热流体进出口温度相同时，采用逆流操作的平均传热温差（大于/高于）并流操作，完成相同传热量所需传热面积（小）。4.精馏中进料热状况参数为q，当进料为饱和液体时，q（1）。5.吸收操作中，若其他条件不变，适当增大吸收剂用量，可使吸收操作线远离平衡线，传质推动力（增大），吸收速率（增大），但操作费用（增大）。6.恒定干燥条件下，物料干燥过程通常可分为恒速干燥阶段和（降速干燥）阶段。三、判断题（每题1分，共10分）1.流体在圆形直管内作层流流动时，阻力系数λ=2.离心泵启动前应关闭出口阀门，以减小启动功率。（）3.傅里叶定律只适用于稳态导热过程。（）4.列管式换热器中，安装折流板的主要目的是增大壳程流体的流速和湍动程度，提高壳程对流传热系数。（）5.精馏操作中，操作线离平衡线越近，说明传质推动力越大。（）6.亨利系数E越大，表明气体在液体中的溶解度越小。（）7.在冷热流体进出口温度相同的条件下，逆流操作的平均传热温差一定大于并流操作。（）8.板式塔操作中，若雾沫夹带量过大，可适当增大板间距加以改善。（）9.气体吸收操作中，其他条件不变时，增大吸收剂用量有利于提高吸收推动力。（）10.湿空气的温度越高、相对湿度越低，干燥推动力越大。（）四、简答题（每题5分，共15分）1.简述离心泵发生汽蚀的原因、主要危害及工程上常用的防治措施。2.写出强化传热的基本途径，并各举一例。3.精馏塔正常操作时，若回流比增大（塔顶采出量相应减小），塔顶、塔釜产品组成将如何变化？为什么？五、计算题（第1题15分，第2题20分，第3题15分，共50分）1.用离心泵将敞口水槽中20℃的清水送至敞口高位槽。两槽液面维持恒定，高差为15m。输水管路总长度（包括局部阻力的当量长度）为50m，管径为80mm，摩擦系数λ=0.025，泵的效率η=（1）管路所需压头；（2）泵的轴功率。A体积流量：Q管内流速：u沿程及局部阻力损失：h管路所需压头：H（2）泵的有效功率：N轴功率：N解析：本题应用机械能衡算方程（伯努利方程），两槽液面均为敞口，表压为零且流速近似为零，故所需压头等于两液面位差与管路阻力损失之和。轴功率为有效功率除以泵效率。2.用列管式换热器将流量为1.5 kg/s的有机液体从100℃冷却至50℃，有机液体比热c（1）换热器的热负荷Q；（2）冷却水用量Wc（3）平均传热温差Δt（4）所需传热面积A。Q（2）冷却水用量：W（3）逆流平均传热温差：热流体：100冷流体：45ΔΔΔ（4）所需传热面积：A解析：热负荷由热流体放热计算；冷却水用量由冷流体吸热计算；逆流温差计算时两端温差分别为热流体入口处和出口处的冷热流体温差，再按对数平均温差公式求Δtm；最后由传热方程3.常压连续精馏塔分离苯-甲苯混合液。进料流量F=100 kmol/h（1）塔顶产品量D和塔釜残液量W；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程。100苯组分衡算：F100联立解得：D（2）精馏段操作线方程：yy（3）泡点进料q=L精馏段汽相流量：V提馏段液相流量：L汽相流量V′yy解析：先用全塔物料衡算求产品量；精馏段操作线方程由y=RR+1x+xDR+参考答案与解析一、单项选择题1.答案：A解析：层流时管内速度分布为抛物线形u=2.答案：C解析：汽蚀时气泡在高压区迅速凝结破裂，产生振动和噪声，泵的流量、扬程、效率均下降，叶轮等部件遭剥蚀，效率不会升高。3.答案：B4.答案：B解析：总热阻等于各分热阻之和，对流传热系数小的一侧热阻占比最大，是强化传热的主要矛盾。5.答案：B解析：回流比增大后操作线远离平衡线，传质推动力增大，达到同样分离要求所需的理论塔板数减少，但加热与冷却能耗相应增大。6.答案：B7.答案：A解析：不饱和湿空气中水分未达饱和，湿球温度低于干球温度；露点是对应水蒸气分压下的饱和温度，故最低。8.答案：B解析：恒压过滤方程为V2=KA29.答案：C10.答案：A三、判断题1.答案：正确解析：层流时hf=λld2.答案：正确3.答案：错误解析：傅里叶定律是导热的基本定律，对稳态与非稳态导热均适用。4.答案：正确5.答案：错误解析：操作线离平衡线越近，推动力越小，达到规定分离要求所需理论塔板数越多。6.答案：正确7.答案：正确8.答案：正确9.答案：正确10.答案：正确四、简答题1.答案：（1）原因：泵入口处（叶轮进口低压区）绝对压力降至液体饱和蒸气压以下，液体汽化形成气泡，气泡随液体进入高压区后迅速凝结破灭。（2）危害：产生振动和噪声，泵的流量、扬程、效率均下降，叶轮等过流部件发生汽蚀剥蚀，严重时泵无法正常工作。（3）防治措施：合理确定泵的安装高度，限制吸上高度；减小吸入管路阻力，如吸入管短而粗、少装弯头和阀门；适当降低输送液体温度或提高吸入液面上的压力；选用抗汽蚀性能较好的泵。2.答案：（1）增大传热面积：采用翅片管、螺纹管或小直径管等扩展表面。（2）增大平均传热温差：在工艺条件允许时提高热流体