2025年大学第二学年（化学）化工原理实验试题及答案.doc

2025年大学第二学年（化学）化工原理实验试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填入括号内。(总共10题，每题3分，每题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的)
w1. 在流体流动实验中，关于雷诺数的说法正确的是（ ）
A. 雷诺数反映了流体流动的惯性力与黏性力之比
B. 雷诺数越大，流体越容易出现层流
C. 雷诺数只与流体的流速有关
D. 雷诺数与管径无关
w2. 以下哪种流量计不属于差压式流量计（ ）
A. 孔板流量计
B. 文丘里流量计
C. 转子流量计
D. 喷嘴流量计
w3. 精馏塔操作时，若进料热状况参数q=1，则进料为（ ）
A. 饱和液体
B. 饱和蒸汽
C. 气液混合物
D. 过冷液体
w4. 在吸收实验中，用清水吸收混合气中的氨，当其他条件不变，仅增大吸收剂用量时，对吸收过程的影响是（ ）
A. 吸收率不变
B. 吸收率降低
C. 吸收率提高
D. 出塔吸收液浓度升高
w5. 离心泵的扬程与下列哪个因素无关（ ）
A. 泵的结构
B. 流体密度
C. 流量
D. 转速
w6. 对于干燥过程，以下说法错误的是（ ）
A. 干燥是传热和传质同时进行的过程
B. 湿空气的湿度越大，干燥能力越强
C. 干燥过程中物料表面温度可能低于湿球温度
D. 干燥速率曲线通常有恒速干燥阶段和降速干燥阶段
w7. 在板式塔中，下列哪种塔板效率最高（ ）
A. 泡罩塔板
B. 筛板塔板
C. 浮阀塔板
D. 舌形塔板
w8. 以下哪种方法不能强化传热（ ）
A. 增大传热面积
B. 提高传热系数
C. 降低热阻
D. 减小传热温差
w9. 萃取操作中，分配系数K值越大，说明（ ）
A. 溶质在萃取相中的浓度越低
B. 萃取效果越差
C. 溶质在萃取相中的浓度越高
D. 与萃取效果无关
w10. 对于旋风分离器，以下说法正确的是（ ）
A. 进口气速越大，分离效率越高
B. 筒体直径越大，分离效率越高
C. 只适用于气固分离不适用于气液分离
D. 分离效率与颗粒密度无关

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（每空2分，共20分）
w11. 流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布呈______型曲线。
w12. 离心泵的工作点是由泵的特性曲线与______曲线的交点决定的。
w13. 精馏塔的进料热状况有五种，分别是冷液进料、______、气液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽进料。
w14. 吸收操作中常用的解吸方法有升温、减压、______和汽提。
w15. 干燥过程中，湿空气的比焓是指1kg干空气及其所含______的焓之和。
w16. 板式塔中，塔板上的气液接触状态有鼓泡接触状态、______和喷射接触状态。
w17. 强化传热的途径主要有增大传热面积、提高传热系数和______。
w18 在萃取操作中常用三角形相图来表示______组成。
w19. 过滤操作中，过滤介质的作用是截留______。
w20. 沉降操作中，颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比。

三、简答题（每题10分，共30分）
w21. 简述离心泵的工作原理。
w22. 说明精馏塔塔顶温度过高可能的原因及解决方法。
w23. 分析影响干燥速率的因素有哪些。

四、实验分析题（20分）
在进行某化工原理实验时，得到了如下实验数据：在一定温度和压力下，对某混合气体进行吸收实验，初始混合气体中溶质的摩尔分数为0.05，吸收剂为水，经过一段时间后，测得吸收液中溶质的摩尔分数为0.01，请根据这些数据回答以下问题：
w24. 计算该吸收过程的吸收率。（8分）
w25. 若其他条件不变，仅增大吸收剂用量，吸收率会如何变化？并说明原因。（12分）

五、综合应用题（20分）
某化工厂有一精馏塔用于分离乙醇 - 水混合液，进料量为100kmol/h，进料组成xF = 0.5（摩尔分数），进料热状况参数q = 1.2，要求塔顶馏出液中乙醇的摩尔分数xD = 0.95，塔釜液中乙醇的摩尔分数xW = 0.05。已知该精馏塔的操作回流比R = 3，塔釜间接蒸汽加热，塔顶全凝器。试求：
w26. 塔顶馏出液量D和塔釜液量W。（10分）
w27. 精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。（10分）

答案：
w1. A
w2. C
w3. A
w4. C
w5. B
w6. B
w7. C
w8. D
w9. C
w10. A
w11. 抛物线
w12. 管路特性
w13. 泡点进料
w14. 通入惰性气体
w15. 水汽
w16. 泡沫接触状态
w17. 增大传热温差
w18. 三元物系
w19. 固体颗粒
w20. 二
w21. 离心泵的工作原理：依靠叶轮高速旋转，使叶轮中心处的液体产生离心力，从而使液体获得能量，被甩出叶轮进入泵壳，再经泵壳的流道进入排出管。叶轮中心处因液体被甩出而形成低压区，外界液体在压差作用下进入叶轮中心，如此不断循环，实现液体的输送。
w22. 塔顶温度过高可能的原因及解决方法：原因可能包括回流比过小，导致精馏效果变差；进料热状态变化，如进料温度升高；塔釜加热量过大等。解决方法：适当增大回流比；调整进料温度；减少塔釜加热量。
w23. 影响干燥速率的因素：物料的性质，如物料的形状、大小、含水量等；干燥介质的性质，如温度、湿度、流速等；干燥设备的结构和操作条件，如干燥器的类型、传热传质方式等。
w24. 吸收率 = (y1 - y2)/y1 = (0.05 - 0.01)/0.05 = 0.8 = 80%。
w25. 增大吸收剂用量，吸收率会提高。因为增大吸收剂用量，气液接触更充分，传质推动力增大，能吸收更多的溶质，从而提高吸收率。
w26. 由物料衡算可得：F = D + W，F×xF = D×xD + W×xW，即100 = D + W，100×0.5 = D×0.95 + W×0.05，联立解得D = 50kmol/h，W = 50kmol/h。
w27. 精馏段操作线方程：y = R/(R + 1)x + xD/(R + 1) = 3/(3 + 1)x + 0.95/(3 + 1) = 0.75x + 0.2375。提馏段操作线方程：L' = L + qF = RD + qF = 3×50 + 1.2×100 = 270kmol/h，V' = V - (q - 1)F = (R + 1)D - (q - 1)F = (3 + 1)×50 - (1.2 - 1)×100 = 180kmol/h，y = L'/V'x - W/V'xW = 270/180x - 50/180×0.05 = 1.5x - 0.0139。