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2025年大学化工（化工原理应用）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：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8题，每题5分)
w1. 以下关于流体流动的描述，正确的是（ ）
A. 层流时，流体分层流动，各层互不混合
B. 湍流时，流体的流速分布均匀
C. 雷诺数越大，流体越容易出现层流
D. 流体在管道中流动时，管壁处流速最大
答案：A

w2. 离心泵的工作点是（ ）
A. 泵的效率最高时的工况点
B. 泵的流量最大时的工况点
C. 泵的扬程最大时的工况点
D. 泵的特性曲线与管路特性曲线的交点
答案：D

w3. 精馏塔中，进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
答案：A

w4. 吸收操作中，吸收剂的选择原则不包括（ ）
A. 对溶质有较大的溶解度
B. 挥发性小
C. 与溶质有化学反应
D. 密度大
答案：D

w5. 干燥过程中，物料表面的水汽化属于（ ）
A.. 传导传热
B. 对流换热
C. 辐射传热
D. 以上都不是
答案：B

w6. 以下哪种换热器不属于间壁式换热器（ ）
A. 管壳式换热器
B. 板式换热器
C. 套管式换热器
D. 混合式换热器
答案：D

w7. 对于恒沸精馏，加入的第三组分应与原溶液中的（ ）形成恒沸物
A. 轻组分
B. 重组分
C. 沸点最低的组分
D. 沸点最高的组分
答案：A

w8. 流体在圆形直管中作层流流动时，其摩擦系数与雷诺数的关系为（ ）
A. 与雷诺数成正比
B. 与雷诺数成反比
C. 与雷诺数的平方成正比
D. 与雷诺数的平方成反比
答案：B

第II卷（非选择题 共60分）

w9. （10分）简述离心泵的工作原理。
离心泵主要由叶轮、泵壳、轴封装置等组成。工作时，叶轮在泵轴的带动下高速旋转，叶片间的流体随之旋转，在离心力的作用下，流体从叶轮中心被甩向叶轮外周，获得动能和静压能。高速流体进入泵壳后，由于泵壳的流道逐渐扩大，流体的流速逐渐降低；部分动能转变为静压能，使流体的压力进一步提高，最后从泵的出口排出。同时，在叶轮中心形成低压区，外界流体在压差作用下不断被吸入泵内，从而实现连续输送流体的目的。

w10. （10分）在精馏操作中，回流比的大小对精馏塔的操作有何影响？
回流比增大，精馏段操作线斜率增大，提馏段操作线斜率减小。精馏段分离能力增强，塔顶馏出液中轻组分含量增加，产品质量提高；但塔釜加热量和塔顶冷凝量增加，能耗增大。回流比减小，精馏段分离能力减弱，塔顶馏出液中轻组分含量降低，产品质量下降；塔釜加热量和塔顶冷凝量减少，能耗降低。合适的回流比应综合考虑产品质量和能耗等因素来确定。

w11. （10分）有一连续精馏塔，进料量为100kmol/h，进料组成为0.5（摩尔分数，下同），塔顶馏出液组成为0.95，塔釜釜液组成为0.05，回流比为3，试求塔顶馏出液量和塔釜釜液量。
根据物料衡算：
进料组成：xF = 0.5
塔顶馏出液组成：xD = 0.95
塔釜釜液组成：xW = 0.05
进料量：F = 100kmol/h
设塔顶馏出液量为D，塔釜釜液量为W
F = D + W
F×xF = D×xD + W×xW
将F = 100kmol/h，xF = 0.5，xD = 0.95，xW = 0.05代入可得：
100 = D + W
100×0.5 = D×0.95 + W×0.05
联立解得：D = 50kmol/h，W = 50kmol/h

w12. （15分）某二元混合物在连续精馏塔中进行分离，进料为饱和液体，进料量为100kmol/h，进料组成xF = 0.5，塔顶馏出液组成xD = 0.9，塔釜釜液组成xW = 0.1，回流比R = 2，塔釜间接蒸汽加热。已知精馏段操作线方程为y = 0.667x + 0.3，试求：
（1）提馏段操作线方程；
（2）离开塔顶第二层理论板的气相组成。
（1）首先求塔顶馏出液量D
由物料衡算F = D + W，F×xF = D×xD + W×xW
100 = D + W，100×0.5 = D×0.9 + W×0.1
解得D = 50kmol/h，W = 50kmol/h
精馏段操作线方程y = 0.667x + 0.3，斜率R/(R+1)=2/(2+1)=0.667，截距xD/(R+1)=0.9/(2+1)=0.3
提馏段操作线方程：
L' = L + qF，q = 1（饱和液体进料）L = RD = 2×50 = 100kmol/h
L' = 100 + 100 = 200kmol/h
V' = V - (1 - q)F，V = (R + 1)D = 3×50 = 150kmol/h
V' = 150 - (1 - 1)×100 = 150kmol/h
提馏段操作线方程为y' = (L'/V')x' - (W/V')xW
y' = (200/150)x' - (50/150)×0.1
y' = 1.333x' - 0.033
（2）已知精馏段操作线方程y = 0.667x + 0.三，离开塔顶第一层理论板的气相组成y1 = xD = 0.9
对于第二层理论板，由精馏段操作线方程求液相组成x2
y1 = 0.667x2 + 0.3
0.9 = 0.667x2 + 0.3
解得x2 = 0.9
再由气液平衡关系求离开第二层理论板的气相组成y2
假设气液平衡关系符合y = αx/(1 + (α - 1)x)，α可由塔顶组成计算，这里假设α = 2
y2 = 2×0.9/(1 + (2 - 1)×0..9) = 0.947

w13. （15分）某吸收塔用清水吸收混合气中的氨，混合气流量为1000m³/h（标准状况），氨的体积分数为（0.05，要求氨的吸收率为95%。已知吸收剂用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的气液平衡关系为y = 1.2x，试求：
（1）吸收剂用量；
（2）吸收液组成。
（1）首先求混合气中氨的摩尔流量
标准状况下，1mol气体体积为22.4L
混合气摩尔流量n = 1000/（上2.4） = 44.64kmol/h
氨的摩尔流量nA = 44.64×0.05 = 2.232kmol/h
吸收率η = 95%，则吸收的氨的摩尔流量nA1 = nA×η = 2.232×0.95 = 2.12kmol/h
剩余氨的摩尔流量nA2 = nA - nA1 = 2.232 - 2.12 = 0.112kmol/h
最小吸收剂用量Lmin
由气液平衡关系y = mx，x2 = 0（清水吸收）
y1 = 0.05，m = 1..2
Lmin = nA1/(y1/m - y2)，y2 = nA2/n = 0.112/44.64 = 0.0025
Lmin = 2.12/(0.05/1.2 - 0.0025) = 53.7kmol/h
吸收剂用量L = 1.5Lmin = 1.5×53.7 = 80.55kmol/h
（2）由物料衡算求吸收液组成x1
L(x1 - x2) = nA1
8..55(x1 - 0) = 2.12
解得x1 = 0.0263 。