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化工原理试卷答案及解析

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）

1.某流体在圆管内做层流流动，若管径减小一半，其他条件不变，则其雷诺数将（）。

A.增加到原来的2倍

B.减小到原来的1/2

C.增加到原来的4倍

D.减小到原来的1/4

2.对于不可压缩流体在圆形直管内做层流流动，影响摩擦因素λ的主要因素是（）。

A.雷诺数和管壁粗糙度

B.雷诺数和管子长度

C.管径和流体的密度

D.流体的粘度和管子材料

3.在恒定总传热通量的条件下，增加管壁热阻，则管内壁的对流传热系数将（）。

A.增大

B.减小

C.不变

D.可能增大也可能减小

4.下列哪个公式用于计算管内强制对流（湍流）流体的对流传热系数？（）

A.Newton冷却定律

B.Fourier热传导定律

C.Nusselt关联式（如Dittus-Boelter或Gnielinski方程）

D.Lewis传质方程

5.在连续精馏塔中，当回流比小于最小回流比时，为了达到指定的分离要求，需要（）。

A.增加塔板数

B.减少塔板数

C.增大进料流量

D.减小回流比

6.对于理想溶液，其气液平衡时，液相中组分A的摩尔分数与气相中组分A的摩尔分数之比等于（）。

A.活度系数γsubA/sub

B.拉乌尔定律常数RasubA/sub

C.亨利定律常数HsubA/sub

D.分配系数KsubA/sub

7.在吸收过程中，提高总传质推动力的主要方法是（）。

A.增大溶质在气相中的分压

B.减小溶质在液相中的浓度

C.增大气液两相接触面积

D.降低操作温度

8.下列哪种塔板类型允许气液两相进行充分接触，但流体通过塔板的压降较大？（）

A.网孔塔板

B.泡罩塔板

C.筛板塔板

D.填料塔板

9.在干燥过程中，湿物料中除去的是（）。

A.绝对湿含量

B.湿比

C.干基含水量

D.水分

10.过滤操作中，滤饼的比阻主要取决于（）。

A.滤饼厚度

B.滤饼体积

C.滤饼的物理结构和性质

D.滤液粘度

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）

1.流体在管内流动时，流体的粘性越大，则流动阻力________。

2.传热的基本方式有________、对流和辐射。

3.在传热计算中，热传导的基本定律是________定律。

4.简单蒸馏是一种________的蒸馏方式，所得馏出液组成________。

5.在填料塔中，液膜的对流传热系数通常________气膜的对流传热系数（填“大于”或“小于”）。

6.亨利定律表达了稀溶液中，气相分压与液相中溶质________之间的关系。

7.影响对流给热系数的主要因素包括流体的流动状态、流体的物理性质以及________。

8.在精馏操作中，若分离要求不变，减小回流比会导致塔顶产品纯度________。

9.单元操作的核心是传递过程，主要包括________传递和动量传递。

10.过滤的基本方程是________方程。

三、计算题（共60分）

1.（10分）一股流量为100kg/h的常压空气，在内径为50mm的水平钢管中做湍流流动（Re4000）。空气温度为40°C，密度为1.1kg/m3，粘度为18cP（1cP=10?3Pa·s）。试计算：（1）空气的流速；（2）管壁与空气间的对流传热系数，假设空气被冷却至20°C，管壁温度为15°C，空气平均比热容为1000J/(kg·K)。

2.（15分）有一套管式换热器，内管为?25mm×2.5mm的钢管，外管为?38mm×3mm的钢管。内管通入冷却水，水的流速为1m/s，进口温度为15°C，出口温度为35°C，水的比热容为4200J/(kg·K)，密度为1000kg/m3。估算管壁对水的对流传热系数。假设管壁热阻和污垢热阻可忽略不计，钢管导热系数为45W/(m·K)。

3.（15分）某连续精馏塔处理苯-甲苯溶液，原料液流量为100kmol/h，组成为0.4（摩尔分数，下同），要求塔顶产品纯度为0.95，塔底产品纯度为0.05。操作回流比为