化工基础考试试卷及试题答案2A

全混流模型来模拟此管式反应器，求： （1）模型参数； （2）反应器中进行一级不可逆反应(（-rA）=kcA ，k=0.15 min-1 时的最终出口转化率。
3. 10 分 右图是利用 U 形管测压计测定管道
两截面 AB 间的直管阻力造成的能量损 失。若对于同一管道 AB 由水平变为倾 斜，并保持管长与管内流量不变。请说 出两种情况下的压差计读数 R 和 R′是
(B) 回流比为最小回流比;
(C) 塔顶无产品引出,全部用于回流;
(D) 塔顶回流液量为零。
4. 不 同流 体的传 热膜系 数相 差 很大。 假设 气体被 加 热或 冷却时 的传热 膜系 数 为 α 1 W·m‐2·K‐1，液体被加热或冷却的传热膜系数为α 2 W·m‐2·K‐1,饱和水蒸气冷凝时的 传热膜系数为α 3 W·m‐2·K‐1，则其大小顺序为………………………………………（ ）
化工基础试卷 答案
一、填空题 ( 共 10 题 20 分 )
1. 填料表面;气泡表面。 2. 55；仍等于 3. 二氧化碳；尿素；二氧化碳；纯碱和氯化铵；一氧化碳；甲醇。 4. 24.5；2.94×106；4.18；2.09×103 5. 对角线;对角线;平衡线;平衡线 6.固定床；返混；活塞流 7. 增大传热面积；提高板的刚性；促进湍流 8. 降低；愈低。 9. 泡点下的液体 10. 提高水蒸气的分压。
K。使用一段时间后，传热表面出现污垢，此时传热平均温差
55 K。
3. 现代合成氨工业向着大型化和综合化发展。合成氨工艺常与其他产品联合生产，如联尿、
联碱和联醇等。联尿是利用合成氨工艺中的副产物
Hale Waihona Puke Baidu
生产
；联碱是利用合成氨
工艺中的副产物
生产
和 ；联醇是利用合成氨工艺中的副产物
生产
。
4. 将下列非 SI 单位计量的物理量分别换算成指定的 SI 单位：
7. 温差是传热过程进行的推动力，所以强化传热的途径，只有增大传热温差 ∆Tm 。（ ）
8. 导热系数和传热膜系数都是物质的物理性质之一。…………………………………（ ）
9. 气固相催化实验反应器，不论是积分反应器或是微分反应器，其流动模型均应接近活塞
流模型，而内循环无梯度反应器则应为全混流模型。…………………………………( )
10. 当热、冷流体均无相变,且进出口温度不变时，逆流操作时平均温度差 ∆ Tm 最大，并流 操作时 ∆ Tm 最小，任何其它复杂流程皆介于两者之间。…………………………………（ ）
三、选择题 ( 共 10 题 20 分 )
1. 在一个连续精馏塔中进行某种二元混合液的分离,原料液摩尔流量为 Ff,组成（易挥发组
2. 10 分
对某工业管式反应器用脉冲法测得停留时间分布密度函数如下：
t/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
c(t)/kg·m-3
0
6.5 12.5 12.5 10
5.0
2.5 1.0
0
∑ ∑ ∑ 利用上表数据计算得： E(t)∆t =1， tE(t)∆t =6.24， t 2 E(t)∆t =47.44，现拟用多级
（A）气、液界面两侧存在气膜层和液膜层;
（B）吸收质以分子扩散方式通过气膜层和液膜层;
（C）吸收质在两相界面上处于平衡状态;
（D）易溶气体的溶解过程不存在液膜阻力，难溶气体的溶解过程不存在气膜阻力。
8. 冷热流体在套管换热器中换热(都无相变)。若热流体的进口温度 T1 上升,而热流体质量流
量
qm
、冷流体质量流量
×
1 0.005
ln(293
−
0.005h)
|h0
=6.796× ln 293 − 0.005h 293
293 − 0.005h
-0.102=ln
293
293 − 0.005h = 0.903 293
h=5684 m
2. 10 分
∑ （1） t =
tE(t)∆t 6.24
=
=6.24 min
∑ E(t)∆t 1
（A） α 3<α 2<α 1 ；
（B）α 2<α 3<α 1 ；
（C） α 3<α 1 <α 2；
（D）α 1 <α 2<α 3。
5. 精馏塔连续操作时的回流比通常是指………………………………………………( )
(A) 精馏段回流量与进料量之比;
(B) 精馏段回流量与塔顶馏出量之比;
(C) 精馏段回流量与塔底残液量之比;
1. 15 分 根据流体静力学方程式
dp= ρ gdh
对于理想气体 ρ = pM RT
dp=- pM ·gdh RT
温度 T 为高度 h 的函数 T=[(20+273)-0.005 h]
代入得
dp = − Mgdh p R(293 − 0.005h)
lnp|
51 102
=
0.0288× 9.81 8.314
证明： 水平时，由伯努利方程得：
- ∆ p=pA-pB= ρ ·hf
①
hf——直管阻力造成的能量损失（J·kg-1）
压降- ∆ p 与压差计读数的关系：
- ∆ p =[ ρ R - ρ ]gR
②
由式①、式②得：R= ρh f
③
[ρR − ρ]g
倾斜时，同理：
- ∆ pˊ=pAˊ -pBˊ= ρ ·hfˊ+gh ρ
二、判断题 ( 共 10 题 20 分 )
1. 错误 2 错误 3. 错误 4. 正确 5. 错误 6. 正确 7. 错误 8. 错误 9. 正确 10. 正确
三、选择题 ( 共 10 题 20 分 )
1――5. B D C D B 6――10 C D A C B
四、计算题 ( 共 4 题 40 分 )
2. 冷、热流体在套管换热器中进行定态换热（都无相变），若热流体的进口温度 T1 上升，
而冷流体的进口温度
T1'
、冷流体的质量流量
q
' m
、热流体的质量流量
q
m
及物性数据均保持
不变，则对数平均温差 ∆Tm 将不变。………………………………………………………（ ） 3. 冷、热流体通过间壁进行热交换时,提高原来的传热膜系数α 1 和α 2 中较小一个的数值,
化工基础试卷 2A
班级
姓名
分数
一、填空题 ( 共 10 题 20 分 )
1. 传质设备中应用最为广泛的为填料塔和浮阀塔。前者气液两相间的物质传递主要是在
上进行;后者气液两相间的物质传递主要是在
上进行。
2. 反应釜的夹套中通入 0.3 MPa（表压）饱和水蒸气，其饱和温度为 416 K，加热釜内液
体使之沸腾，沸点保持 361 K，水蒸气冷凝液在饱和温度下排出。此时传热平均温差 ∆Tm =
分的摩尔分数）为 xf,馏出液的摩尔流量为 Fd,组成(易挥发组分的摩尔分数)为 xd。现要求 Ff
保持不变,而 xf 减小,为保持 xd 和 xw 不变,则 Fd 将…………………………………………( )
(A) 增加;
(B) 减少;
(C) 不变;
(D) 无法确定。
2 在换热器中，间壁任一侧的对流传热速率=推动力/阻力，其中推动力是指……（ ）
(A) 回流比;
(B) 塔内操作压强;
(C) 塔板上的气液接触状况;
(D) 加料的热状态。
10. 空气、水和钢材的导热系数分别为 λ 1 与 λ 2 和 λ 3，其大小顺序为………………（ ）
(A) λ 1> λ 2> λ 3;
(B) λ 1< λ 2< λ 3;
(C) λ 2> λ 3> λ 1;
（A）两相流体温度差（T – Tˊ）;
（B）冷流体进出口温度差（T2ˊ-T1ˊ）; （C）热流体进出口温度差（T2-T1）; （D）流体主体温度和管壁温度差（T – TW）或（TWˊ– Tˊ）。 3 在 y-x 图上,连续精馏操作线与对角线重合是由于……………………………………( )
(A) 进料是过热蒸气;
四、计算题 ( 共 4 题 40 分 )
(D) λ 2< λ 3< λ 1.
1. 15 分
在地球表面的大气层内，海拔每升高 1000 m，大气的平均温度约下降 5℃。某地的海平
面的压力为 102 kPa，温度为 20℃，求在什么高度空气的压强降低到 51 kPa？假设空气可看
作理想气体，空气的平均摩尔质量为 28.8 g·mol-1。
(D) 精馏段回流量与精馏段上升蒸气量之比。
6. 在多层固体平壁中进行一维定常导热时，各层的温度降与各相应层的热阻之间呈何种关
系？……………………………………………………………………………………（ ）
（A）反比关系； （B）无关系； （C）正比关系； （D）不确定关系。
7. 如下列举各条中，哪一条不是双膜模型的基本假设？……………………………（ ）
否一样？试证明之。（管道中的密度为 ρ ，压差计指示液的密度为 ρ R ；倾斜时 B 点比 A 点
高 h） 4. 5 分
某一个填料塔进行吸收操作,其物系遵循亨利定律,且已知相平衡常数 m=0.10。在操作条 件下,测得以摩尔比为推动力的气膜传质系数 kY 与液膜传质系数 kX 恰好数值上相等,即 kY =kX =0.026 kmol·m-2·s-1。已知气膜传质系数与气相体积流量存在正比关系,即 kY ∝qV 0.7。 若其余操作条件不变,只将气相的体积流量增大 1 倍,试问传质总阻力将减少百分之几?
移动,并以
为极限。
6. 在气固相催化反应器中进行简单反应，在相同条件下，要求单程转化率较高时，应以选
用
床反应器为宜，因为它
较小，可接近于
模型。
7. 平板换热器的板面通常压制成各种形式的波纹，其作用是 。
、
和
8. 当操作压力和炉气起始组成一定时，二氧化硫催化氧化的平衡转化率随着温度的升高 而 。当操作压力和反应温度一定时，炉气中二氧化硫含量愈高，氧含量愈低，则二氧化
∑∑ σ
2 t
=
t 2 E(t)∆t -( t )2 E (t )∆t
= 47.44 -6.242=8.50 min2 1
σ
2 θ
=8.50/6.242=0.218
11
N= =
=4.6
σ
2 θ
0.218
（2）xＡ=1-( 1 )4.6 1+ kt
=1-(
1
)4.6
1 + 0.15× 6.24
4.6
=0.573 =57.3%。 3. 10 分
q
' m
、冷流体的进口温度
T1'
及物性都不变,则传热速率 φ
将………………………………………………………………………………………………( )
(A)增加;
(B)减少;
(C)不变;
(D)无法确定。
9. 对于双组分液体连续精馏过程,要达到规定的分离要求所需要的理论板数 NT 和下列诸因
素中无关的因素是………………………………………………………………………( )
∆Tm = (∆T1 − ∆T2 ) ln(∆T1 ∆T ) 计 算 ； 而 当 ∆T1 ∆T2 ≤ 2 时 ， 则 必 须 用 公 式
∆Tm
=
1 2
(∆T1
+ ∆T2 ) 计算，否则误差较大。……………………………………………（
）
6. 对于同一种保温材料，其堆积密度越小保温越有利。………………………………（ ）
④
且- ∆ pˊ=（ ρ R- ρ ）Rˊg+gh ρ
⑤
比较式④、式⑤得：R’=
ρh
' f
⑥
(ρR − ρ)g
由于水平和倾斜时，管径、管长和流量均不变
则 hf= hfˊ 故 R= Rˊ。
4. 5 分
(1) 原工况:
1
m1
= +=
0.1
+
1
=42.3 m2·s·kmol-1
质 量 2.5[kg（f）·s2·m-1]= kg
压 强 30[kg（f）·cm-2]=
Pa
热 量 1.00[kcalIT]= J 比定压热容 0.50[kcal·kg-1·℃-1]=
J·kg-1·K-1
5. 在精馏过程中,当回流比加大时,精馏段与提馏段操作线交点向
移动,并以
为极限;回流比减小时, 精馏段与提馏段操作线交点向
对总传热系数的提高影响不大。……………………………………………………………( ) 4. 传热时，如果管壁结有垢层，即使厚度不大，也会有较大的热阻，所以应该及时清除热 交换器管壁上的污垢。………………………………………………………………（ ）
5. 求 热 交 换 过 程 的 平 均 温 度 差 时 ， 当 ∆T1 ∆T2 > 2 时 ， 应 该 用 公 式
硫的平衡转化率 。 9. 精馏操作中,只有进料热状况为
进料时,提馏段与精馏段上
升蒸气的摩尔流量才相同。
10. 一氧化碳变换反应方程为 CO+H2O
化率的重要措施是
。
CO2+H2+Q。除温度条件外，提高一氧化碳转
二、判断题 ( 共 10 题 20 分 )
1. 在对流传热过程中，若两种流体的传热膜系数分别为α 1 和α 2，且α 1》α 2，在忽略固 体壁面热阻的情况下，总传热系数 K 接近于α 1。………………………………………（ ）