化工单元操作模考试题(含答案)

化工单元操作模考试题（含答案）
一、填空题（每题2分，共20分）
1. 流体流动过程中，雷诺数Re越大，流动越接近
于（）。

答案：湍流
2. 在筛孔直径d和流体动力学粘度μ一定的条件下，筛板塔的压力降主要与（）有关。

答案：流速
3. 离心泵的扬程H与（）成正比。

答案：转速
4. 在精馏塔中，提馏段的作用是（）。

答案：提高轻组分的纯度
5. 固定床反应器床层压降的主要因素是（）。

答案：气固两相流动阻力
6. 吸附操作中，吸附剂的吸附容量与（）有关。

答案：温度、压力、吸附剂种类
7. 膜分离技术中，膜的选择性主要取决于（）。

答案：膜材料
8. 粒径d、密度ρ、空隙率ε和内表面积S的关
系式为（）。

答案：ρ=m/V=m/(εV_p)，V_p为颗粒体积，m为
颗粒质量，ε为空隙率，V_p=S/ε，所以ρ=S/(ε^2)
9. 在管道输送过程中，摩擦系数f与（）有关。

答案：管材、雷诺数、流体性质
10. 气液平衡时，拉乌尔定律的表达式为（）。

答案：y=x(P_m/P)
二、选择题（每题2分，共20分）
1. 下列哪种流体流动属于层流（）。

A. 管道中的水流动
B. 管道中的空气流动
C. 开放容器中的水波
D. 管道中的血液流动
答案：D
2. 在填料塔中，液体分布均匀性越好，其（）。

A. 压力降越大
B. 传质效率越高
C. 气液接触面积越大
D. 气相速度越大
答案：B
3. 离心泵启动前，应（）。

A. 关闭出口阀门
B. 打开出口阀门
C. 打开入口阀门
D. 关闭入口阀门
答案：A
4. 在固定床反应器中，床层压降与（）成正比。

A. 气速
B. 床层厚度
C. 床层密度
D. 反应器直径
答案：A
5. 吸附等温线通常采用（）表示。

A. 压力-吸附量
B. 温度-吸附量
C. 压力-温度
D. 温度-空隙率
答案：A
6. 下列哪种方法不能实现气体的净化（）。

A. 膜分离
B. 吸附
C. 洗涤
D. 压缩
答案：D
三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述塔板塔与填料塔在化工中的应用及优缺点。

答案：塔板塔主要用于蒸馏、吸收等分离过程，具
有分离效率高、操作稳定等优点，但结构复杂、能耗大、塔板效率较低。

填料塔广泛应用于蒸馏、吸收、萃取等过程，具有结构简单、制造方便、塔内压降小等优点，但传质效率较低、操作弹性小。

2. 离心泵的工作原理及特点。

答案：离心泵是利用旋转叶轮对液体产生离心力，
使液体获得能量的输送设备。

其工作原理是：当电机带动叶轮旋转时，叶轮上的叶片对液体施加离心力，使液体获得能量，沿叶轮轴向流出，并通过泵壳内的流道输送至出口。

离心泵具有结构简单、运行可靠、流量大、扬程高、效率较高等特点。

3. 固定床反应器床层压降的计算方法及影响因素。

答案：固定床反应器床层压降可通过计算气固两相
流动阻力来确定。

计算方法有：哈根-泊肃叶公式、埃
克特公式等。

影响因素有：气速、颗粒直径、颗粒密度、床层空隙率、气体性质等。

四、计算题（每题15分，共30分）
1. 一台某型号离心泵，已知额定流量Q=100m³/h，额定扬程H=100m，电机功率N=30kW。

试计算该泵的效率。

答案：泵的效率η=（输出功率/输入功率）×100%
输出功率=流量×扬程×比重
=100m³/h×1000kg/m³×100m=1×10⁷J/h
输入功率=电机功率=30kW=3×10⁷J/h
效率η=（1×10⁷J/h/3×10⁷J/h）×100%=33.33%
2. 在一台固定床反应器中，已知床层高度H=2m，床层空隙率ε=0.8，颗粒直径d=0.1m，气体密度
ρ_g=1.29kg/m³，液体密度ρ_l=998kg/m³，气体与液体的流动速率分别为u_g=5m/s和u_l=2m/s。

试计算床层压降。

答案：床层压降主要由气相流动阻力引起，可用哈根-泊肃叶公式计算：
ΔP_g=64μ_gL/d²(u_g²/2-1)
其中，μ_g为气体动力学粘度，可由
μ_g=ρ_g·cp·T计算得到，cp为气体比热容，T为
绝对温度。

假设操作温度为常温，cp取0.718kJ/(kg·K)，T
取298K，则：
μ_g=1.29kg/m³·0.718kJ/(kg·K)·298K=2.352×10⁻⁵Pa·s
代入计算：
ΔP_g=64·2.352×10⁻⁵Pa·s·2m/(0.1m)²·( 5m/s)²/2-1=1952Pa
由于液体分布均匀，其流动阻力可忽略不计，因此
床层总压降为气相流动阻力，即：
ΔP_total=ΔP_g=1952Pa
注意：本题为简化计算，未考虑床层温度变化对粘
度的影响。

实际操作中，需根据实际情况调整计算参数。