2025年大学大一（化学工程与工艺）化工原理基础阶段试题.doc

2025年大学大一（化学工程与工艺）化工原理基础阶段试题

（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，请将正确答案填在括号内。(总共10题，每题3分，每题给出四个选项，只有一项符合题目要求)

1. 化工原理主要研究的内容不包括以下哪一项（ ）
A. 流体流动 B. 化学反应动力学 C. 传热 D. 传质
2. 以下关于流体静力学基本方程式的说法，错误的是（ ）
A. 表示了静止流体内部压力与深度的关系
B. 可用于计算液位高度与压力的关系
C. 与流体的密度无关
D. 适用于连续、静止的同一流体
3. 层流与湍流的本质区别是（ ）
A. 流速不同 B. 雷诺数不同 C. 流体质点的运动方式不同 D. 管道直径不同
4. 离心泵的扬程是指（ ）
A. 泵实际的升扬高度
B. 泵将液体升扬的高度加上液体在管道中流动损失的能量
C. 泵给予单位重量液体的有效能量
D. 泵的功率与流量的比值
5. 以下哪种换热器不属于间壁式换热器（ ）
A. 套管式换热器 B. 列管式换热器 C. 夹套式换热器 D. 混合式换热器
6. 对流传热系数与以下哪些因素无关（ ）
A. 流体的性质 B. 传热面的形状和尺寸 C. 流体的流量 D. 系统的总压
7. 在吸收操作中，吸收质是指（ ）
A. 被吸收的气体组分 B. 吸收剂 C. 惰性气体 D. 混合气体
8. 精馏塔的进料热状况参数q的取值范围是（ ）
A. 0到1 B. -∞到+∞ C. 0到+∞ D. -1到1
9. 以下关于干燥过程的说法，正确的是（ ）
A. 干燥是一个传热过程
B. 干燥是一个传质过程
C. 干燥是传热和传质同时进行的过程
D. 干燥只与物料的性质有关
10. 以下哪种情况会使离心泵的效率降低（ ）
A. 流量增大 B. 扬程增大 C. 泵的转速降低 D. 泵的密封良好

第II卷（非选择题，共70分）

二、填空题（每题2分，共10分）

1. 流体在管道中流动时，其流动状态分为层流和湍流，判断流动状态的依据是______。
2. 离心泵的主要部件包括叶轮、泵壳和______。
3. 传热的基本方式有热传导、______和辐射。
4. 吸收操作中，亨利定律表示了______与气相组成之间的关系。
5. 干燥过程中，物料中的水分分为结合水和______。

三、简答题（每题10分，共30分）

1. 简述流体流动的连续性方程及其物理意义。
2. 说明精馏塔的工作原理。
3. 分析影响对流传热系数的主要因素。

四、计算题（每题15分，共30分）

1. 某离心泵将密度为1000kg/m³的液体从低位槽输送到高位槽，两槽液位差为10m，管道系统的压头损失为5m。已知泵的流量为0.01m³/s，求泵所需的扬程。
2. 在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的有害组分A。已知混合气中A的含量为0.05（摩尔分数），要求吸收率为95%。操作条件下的平衡关系为y = 2x，气相总传质单元高度为1m。求所需的填料层高度。

五、案例分析题（10分）

某化工厂在生产过程中，需要将一种液体从一个储槽输送到另一个高位储槽。现选用了一台离心泵进行输送。在运行一段时间后，发现泵的流量和扬程均达不到设计要求。请分析可能导致这种情况的原因，并提出相应的解决措施。

答案：
一、选择题
1. B
2. C
3. C
4. C
5. D
6. D
7. A
8. C
9. C
10. A

二、填空题
1. 雷诺数
2. 轴封
3. 对流
4. 平衡溶解度
5. 非结合水

三、简答题
1. 流体流动的连续性方程为ρ1u1A1 = ρ2u2A2。物理意义是：对于稳定流动的不可压缩流体，在管道的各个截面上，流体的质量流量相等。
2. 精馏塔的工作原理是利用混合液中各组分挥发度不同，使液相中的轻组分转移到气相中，气相中的重组分转移到液相中，从而实现混合液的分离。通过多次部分汽化和部分冷凝，在精馏塔内形成温度梯度和浓度梯度，塔顶得到较纯的轻组分，塔底得到较纯的重组分。
3. 影响对流传热系数的主要因素有：流体的种类和性质（如密度、粘度、比热容、导热系数等）；流体的流动状态（层流或湍流）；传热面的形状、大小和布置方式；流体的相态变化（有无相变）等。

四、计算题
1. 泵所需的扬程H = z2 - z1 + ∑hf = 10 + 5 = 15m。
2. 首先求气相进口摩尔比y1 = 0.05，气相出口摩尔比y2 = y1(1 - η) = 0.05×(1 - 0.95) = 0.0025。液相进口摩尔比x2 = 0，由平衡关系y = 2x，可得与y2平衡的液相组成x2 = y2/2 = 0.00125。则传质单元数NOG = (y1 - y2)/[(y1 - y1)/ln((y1 - y2)/(y1 - y1))]，其中y1 = 2x1（x1为进口液相组成），这里x1 = 0，y1 = 0，NOG = (0.05 - 0.0025)/[(0.05 - 0)/ln((0.05 - 0.0025)/(0.05 - 0))] = 4.65。填料层高度Z = HOG×NOG = 1×4.65 = 4.65m。

五、案例分析题
可能原因：
1. 泵的选型不当，扬程和流量达不到工艺要求。
2. 叶轮磨损，导致泵的性能下降。操作条件变化，如液体密度、粘度改变。
3. 管道堵塞或泄漏，影响流体输送。
4. 泵的转速未达到额定值。

解决措施：
1. 重新评估工艺要求，选择合适的泵型。
2. 检查叶轮磨损情况，如有磨损及时更换。
3. 检查管道，清理堵塞物，修复泄漏处。
4. 检查泵电机转速，确保达到额定值。