2025年化工基礎模擬考試題含答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.流體在圓管中流動時，若雷諾數Re=3000，則流動形態(tài)為（）A.層流B.湍流C.過渡流D.無法判斷2.某流體在水平直管中穩(wěn)定流動，若管內徑減小為原來的1/2（流量不變），則管內流速變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢.2倍B.4倍C.1/2D.1/43.離心泵啟動前未充滿液體，會導致（）A.汽蝕現(xiàn)象B.氣縛現(xiàn)象C.流量過大D.揚程過高4.傅里葉定律描述的是（）A.對流傳熱B.熱輻射C.熱傳導D.相變傳熱5.間壁式換熱器中，兩流體逆流時的對數平均溫差與并流時相比（）A.更大B.更小C.相等D.無法比較6.精餾操作中，回流比增大時，理論板數（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少7.某二元理想溶液的相對揮發(fā)度α=2，若液相組成為x=0.4（易揮發(fā)組分摩爾分數），則與之平衡的氣相組成y為（）A.0.571B.0.6C.0.7D.0.88.吸收操作中，增大吸收劑用量（其他條件不變），則吸收推動力（）A.增大B.減小C.不變D.先減小后增大9.流化床中，當流體流速超過顆粒的帶出速度時，會發(fā)生（）A.溝流B.騰涌C.顆粒被帶出D.流化停止10.對于一級不可逆反應A→B，反應速率常數k的單位是（）A.s?1B.m3/(mol·s)C.mol/(m3·s)D.m3/s二、填空題（每空1分，共20分）1.牛頓黏性定律的表達式為__________，其中μ的物理意義是__________。2.流體在圓管中層流流動時，平均流速是管中心最大流速的__________倍。3.離心泵的主要性能參數包括流量、揚程、__________、效率和__________。4.間壁式換熱器的總傳熱系數K的倒數等于各層熱阻之和，其表達式為__________。5.對流傳熱的牛頓冷卻定律表達式為__________，其中α的單位是__________。6.精餾塔中，加料板以上的部分稱為__________，其作用是__________。7.吸收過程的推動力可用氣相分壓差表示為__________，或液相濃度差表示為__________。8.停留時間分布的方差σ2越大，說明反應器的流動越偏離__________，越接近__________。9.固定床反應器中，流體流動的阻力主要包括__________和__________。10.萃取操作的關鍵是選擇合適的__________，其應滿足__________（至少一條）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述離心泵的工作原理，并說明啟動前為何需要灌泵。2.比較層流與湍流的主要區(qū)別（從速度分布、阻力特性、質點運動方式三方面）。3.說明影響對流傳熱系數α的主要因素（至少列出4個）。4.精餾操作中，若進料熱狀態(tài)參數q=1（飽和液體進料），畫出精餾段和提餾段操作線在y-x圖上的相對位置，并解釋原因。5.簡述氣固相催化反應的步驟（至少列出5步）。四、計算題（每題10分，共30分）1.水在φ57mm×3.5mm的鋼管中流動，流量為5m3/h，水的密度為1000kg/m3，黏度為1mPa·s。（1）判斷流動形態(tài)；（2）若管長為100m，計算直管阻力損失（λ取0.02）。2.某列管換熱器用120℃的飽和水蒸氣加熱管內流動的空氣，空氣進口溫度為20℃，出口溫度為80℃，換熱器的總傳熱系數K=50W/(m2·℃)，傳熱量Q=1.2×10?W。（1）計算對數平均溫差Δtm（逆流）；（2）計算所需的傳熱面積A。3.某二元理想溶液精餾塔，原料液組成為xF=0.4（易揮發(fā)組分摩爾分數，下同），餾出液組成為xD=0.95，釜液組成為xW=0.05，相對揮發(fā)度α=2.5，操作回流比R=2Rmin，進料為飽和液體（q=1）。（1）計算最小回流比Rmin；（2）用芬斯克方程計算全回流時的最少理論板數Nmin（包括再沸器）。答案及解析一、單項選擇題1.C（Re=2000~4000為過渡流）2.B（流量Q=uA=uπd2/4，d減半則u變?yōu)?倍）3.B（未灌泵導致泵內有空氣，密度小無法形成足夠真空，無法吸液）4.C（傅里葉定律描述熱傳導：q=-λ(dT/dy)）5.A（逆流時Δt1和Δt2的差異更小，對數平均溫差更大）6.B（回流比增大，傳質推動力增大，所需理論板數減少）7.A（y=αx/[1+(α-1)x]=2×0.4/(1+1×0.4)=0.8/1.4≈0.571）8.A（吸收劑用量增大，液相濃度x降低，推動力(y-ye)或(xe-x)增大）9.C（帶出速度是顆粒被流體帶走的最小流速）10.A（一級反應速率方程r=kCA，k單位為時間?1）二、填空題1.τ=μ(dv/dy)；流體的動力黏度（反映流體黏性大?。?.0.5（層流速度分布為拋物線，平均流速=最大流速/2）3.軸功率；轉速4.1/K=1/αi+Σ(δi/λi)+1/αo（αi、αo為管內外對流傳熱系數，δi/λi為管壁熱阻）5.q=αΔt；W/(m2·℃)6.精餾段；將上升蒸汽中的重組分冷凝，提高塔頂易揮發(fā)組分濃度7.y-ye；xe-x（ye為與液相x平衡的氣相組成，xe為與氣相y平衡的液相組成）8.平推流；全混流（σ2=0對應平推流，σ2=1對應全混流）9.摩擦阻力；局部阻力（或顆粒間摩擦、流體收縮/擴張阻力）10.萃取劑；與原溶劑互溶性小（或對溶質選擇性高、易回收等）三、簡答題1.工作原理：離心泵啟動后，葉輪高速旋轉，流體在離心力作用下從葉輪中心被甩向邊緣，獲得動能和靜壓能，經蝸殼收集后從出口排出；同時葉輪中心形成低壓區(qū)，吸入管內流體被大氣壓壓入泵內，形成連續(xù)流動。啟動前灌泵原因：若泵內有空氣，空氣密度遠小于液體，旋轉時產生的離心力不足以形成足夠的真空度，無法將液體吸入泵內（氣縛現(xiàn)象）。2.主要區(qū)別：-速度分布：層流為拋物線型（平均流速=0.5最大流速）；湍流為較平坦的曲線（平均流速≈0.8~0.85最大流速）。-阻力特性：層流阻力僅與黏度有關（沿程阻力∝u）；湍流阻力與黏度和雷諾數有關（沿程阻力∝u^1.75~2）。-質點運動方式：層流質點僅沿軸向運動，無徑向混合；湍流質點有劇烈的徑向脈動和混合。3.影響對流傳熱系數α的因素：-流體物性（如黏度、導熱系數、密度、比熱容）；-流體流動形態(tài)（層流或湍流，湍流α更大）；-流速（流速↑，α↑）；-傳熱面的形狀、尺寸和排列方式（如圓管、平板、管束排列）；-相變（有相變時α遠大于無相變）。4.當q=1（飽和液體進料），q線為垂直線（x=xq=xF）。精餾段操作線方程：y=(R/(R+1))x+xD/(R+1)；提餾段操作線方程：y=(L'/V')x-xW/(V')。由于q=1時L'=L+F，V'=V（飽和液體進料，進料全部進入提餾段液相），提餾段操作線斜率(L'/V')大于精餾段斜率(R/(R+1))，因此提餾段操作線位于精餾段操作線的上方（靠近對角線）。5.氣固相催化反應步驟：①反應物從氣相主體擴散到催化劑外表面（外擴散）；②反應物從外表面擴散到催化劑內孔表面（內擴散）；③反應物在催化劑表面吸附（吸附）；④吸附的反應物發(fā)生化學反應生成產物（表面反應）；⑤產物從催化劑表面脫附（脫附）；⑥產物從內孔擴散到外表面（內擴散）；⑦產物從外表面擴散到氣相主體（外擴散）。四、計算題1.（1）管內徑d=57-2×3.5=50mm=0.05m流速u=Q/(πd2/4)=5/(3600×0.785×0.052)=5/(3600×0.0019625)≈0.707m/s雷諾數Re=duρ/μ=0.05×0.707×1000/(1×10?3)=35350>4000，為湍流。（2）直管阻力損失hf=λ(l/d)(u2/2)=0.02×(100/0.05)×(0.7072/2)=0.02×2000×0.25=10J/kg2.（1）逆流時，熱流體（蒸汽）溫度T=120℃（恒溫），冷流體空氣進口t1=20℃，出口t2=80℃。Δt1=T-t2=120-80=40℃，Δt2=T-t1=120-20=100℃對數平均溫差Δtm=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=(40-100)/ln(40/100)=(-60)/ln(0.4)=(-60)/(-0.9163)=65.5℃（2）傳熱面積A=Q/(KΔtm)=1.2×10?/(50×65.5)=1.2×10?/3275≈36.6m23.（1）飽和液體進料q=1，q線方程x=xq=xF=0.4。平衡線方程y=αx/[1+(α-1)x]=2.5x/(1+1.5x)進料板處氣液平衡組成yq=2.5×0.4/(1+1.5×0.4)=1/1.6=0.625最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.625)/(0.625-0.4)