《典型化工单元设备操作与控制》期末考试试题
班级：应用化工技术1、2班
本试卷分第I卷（客观性题）和第II卷（主观性题）两部分，共100分，考试时间90分钟。
题 号 一 二 三 四 五 总分 核分人
阅卷人
得 分
第I卷（客观性题共60分）
一、单项选择题（本题共40分，每小题2分）
1．精馏塔中由塔顶向下的第n—1、n、n+1层塔板，其气相组成关系为（ ）。
A．yn+1>yn>yn—1 B．yn+1=yn=yn—1 C．yn+1< yn< yn—1 D．不确定
2．为了防止（ ）现象发生，启动离心泵时必须先关闭泵的出口阀。
A．电机烧坏 B．叶轮受损 C．气缚 D．气蚀
3．水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的的质量流量一定，当水温度升高时，Re将（ ）。
A．增大 B．减小 C．不变 D．不确定
4．离心泵的轴功率P和流量Q的关系为（ ）。
A．Q增大，P增大 B．Q增大，P先增大后减小
C．Q增大，P减小 D．Q增大，P先减小后增大
5．离心泵在启动前应（ ）出口阀，往复泵启动前应（ ）出口阀。
A．打开，打开 B．关闭，打开 C．打开，关闭 D．关闭，关闭
6．规格为Ф108×4mm的无缝钢管，其内径是（ ）。
A.100mm B.104mm C.108mm D.100mm
7．精馏操作中，饱和液体进料量F，精馏段上升蒸汽量V与提馏段蒸汽量Vˊ的关系为（ ）。
A． V= Vˊ+ F B． V＜Vˊ+ F C． V= Vˊ D． V＞Vˊ+ F
8．离心泵工作时由于（ ）的高速转动产生离心力，液体被抛离中心进入（ ）
中逐渐降低流速最终以较高压力进入排出管道。
A．叶轮、蜗壳 B．导论、叶轮 C．叶轮、滤网 D．导论、蜗壳
9．工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（ ）。
A．增加热阻减少热量损失 B．节约钢材
C．增强美观 D．增加传热面积，提高传热效果
10．两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系越（ ）。
A．容易 B．困难 C．完全 D．不完全
11．下列那种情况下会进行吸收传质过程（ ）。
A．y＜y* B．y=y* C．y＞y* D．(x，y)在平衡线的下方
12．为改善液体的壁流现象的装置是（ ）。
A．填料支承 B．液体分布 C．液体再分布器 D．除沫
13．用水吸收下列气体时，（ ）属于液膜控制。
A．氯化氢 B． 二氧化碳 C．氨 D．三氧化硫
14．层流与湍流的本质区别是（ ）
A．湍流流速大于层流流速 B．流道截面大的为湍流，截面小的为层流
C．层流的雷诺数小于湍流的雷诺数 D．层流无径向脉动，湍流有径向脉动
15．在稳定变温传热中，流体的流向选择（ ）时，传热平均温度差最大。
A．并流 B．逆流 C．错流 D．折流
16．填料塔以清水逆流吸收空气．氨混合气体中的氨。当操作条件一定时（Y1、L、V都一定时），若塔内填料层高度Z增加，而其它操作条件不变，出口气体的浓度Y2将（ ）。
A．上升 B．下降 C．不变 D．无法判断
17．对气体吸收有利的操作条件应是（ ）。
A．低温+高压 B．高温+高压 C．低温+低压 D．高温+低压
18．精馏塔塔顶冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。
A．塔顶气相 B．塔顶液相 C．塔底气相 D．塔底液相
19．密度为850kg/m3的液体以5m3/h的流量流过输送管，其质量流量为（ ）。
A．170kg/h B．1700kg/h C．425kg/h D．4250kg/h
20．离心泵的管路特征曲线与泵特征曲线的交点是离心泵的 （ ）。
A．工作点 B．最高效率点 C．设计点 D．扬程最大点
二、填空题（本题共20分，每空1分）
1．离心泵的流量调节方法有改变 特性曲线和改变 特性曲线。
2．测得某容器表压为200kPa，该容器的绝对压力是 kPa，另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为 mmHg。（当地大气压为101.33kPa，即760mmHg）。
3．在柏努里方程式中，p/的单位是 ，其物理意义为 ；u2/2g的单位是 ，其物理意义为 。
4．根据传热机理的不同，传热的基本方式有 、 和辐射三种。
5．用吸收的方法分离气体混合物的依据是 。
6．在设计精馏塔时，选取较大的回流比R值，塔的操作费用将 ，根据生产实践经验，选取的适宜操作回流比一般是 。
7．离心泵的主要构件是 、 和 。
8．全回流操作时，精馏塔的操作线方程为 。
9．对于一个能满足工艺要求的换热器，其传热速率值必须 热负荷值。
10．离心泵的性能参数主要有 、流量、 和效率。
三、判断题（本题共10分，每小题1分）
（ ）1．离心泵的扬程随着流量的增加而增加。
（ ）2．吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。
（ ）3．当物系一定时，随着温度的升高亨利定律的三个系数E．H ．m的值均增大。
（ ）4．回流是精馏稳定连续进行的必要条件。
（ ）5．换热器投产时，先通入热流体，后通入冷流体。
（ ）6．定态流动系统中，水从粗管流入细管。若细管流速是粗管的4倍，则粗管内径是细管的2倍。
（ ）7．亨利系数随温度的升高而减小，当温度升高时，气体的溶解度增大。
（ ）8．蒸馏过程按蒸馏方式分类可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏。
（ ）9．精馏操作的回流比应选用全回流或者最小回流比。
（ ）10．水吸收氨－空气混合气体中的氨气属于气膜控制。
第Ⅱ卷（主观性题共30分）
四、 简答题（本题共10分）
1．如图所示为一个三层平壁热传导温度曲线图。已知三层材料厚度相同，请比较它们的导热系数λ1、λ2、λ3的大小，并在图上标出热量传递方向。（3分）
2．简述：离心泵产生汽蚀现象的原因及采取措施。（3分）
3．据下图，详细描述用洗油吸收苯系物质的吸收、解吸联合过程的工艺流程。（4分）
五、计算题（本题共20分）
1．（5分）如图，水槽液面至水出口管垂直距离保持在6.2m，水管全长330m，全管段为φ114mm×4mm的钢管，若在流动过程中压头损失为6m水柱，试求导管中每小时的流量（m3/h）。
2．（5分）将0.417kg/s、80℃的硝基苯，通过一换热器冷却到40℃，冷却水初温为30℃，出口温度不超过35℃。换热过程中热损失可以忽略。
试求：（1）该换热器的热负荷；
（2）冷却水用量。
已知硝基苯的比热容为1.6kJ/（kg·℃）、水的比热容为4.187 kJ/（kg·℃）
3．（10分）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，馏出液流量为60kmol/h，馏出液组成为0.95（易挥发组分摩尔分率，下同），塔顶为全凝器，平均相对挥发度为1.2，回流比为2.5。原料液流量为100kmol/h，饱和液体进料，釜残液组成为0.01，试求：
（1）提馏段操作线方程；
（2）塔内最下一层理论板下降的液相组成xN。
一、单项选择题（本题共40分，每小题2分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
二、填空题（本题共10分，每空1分）
1. 、 2. 、
3. 、
、
4. 、
5.
6. 、 7. 、 、
8. 9.
10. 、 、
三、判断题（本题共10分，每小题1分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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A卷答案及评分标准
一、选择题（本题共40分，每小题2分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A A A B D C A D B
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 C C B D B B A B D A
二、填空题（本题共20分，每小题1分）
1．离心泵，管路 2．301.33Kpa，360mmHg 3．J/Kg，单位质量流体所具有的静压能，m，单位重量流体所具有的动能 4．传导，对流 5．混合物在液体中的溶解度不同 6．增加，1.1—2倍Rmin 7．叶轮，泵壳，轴封装置 8．y=x 9．大于等于 10．扬程，轴功率
三、判断题（本题共10分，每空1分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 × √ × √ × √ × √ × √
四、简答题（本题共10分，每小题 分）
答案要点：
1． λ1＜λ2＜λ3 从左到右 （3分，第一问2分，第二问1分）
2．简述：离心泵产生气缚现象的原因及避免措施。（3分）
答：离心泵的汽蚀现象是指被输送液体由于在输送温度下饱和蒸汽压等于或低于泵入口处(实际为叶片入口处的)的压力而部分汽化，引起泵产生噪音和震动，严重时，泵的流量、压头及效率的显著下降，避免汽蚀现象发生的关键是泵的安装高度要正确。
3．据图，描述吸收与解吸流程。（4分）
主要步骤有即可
五、计算题（本题共20分）
1、（5分）解：
取水槽的液面为截面1－1，管路出口的内侧为截面2－2，并以出口管道中心线为基准水平面，在两截面间列柏努利方程，得：
式中， Z1＝6.2m，Z2＝0； p 1＝ p 2 ＝0（表压）；
He＝0，Hf＝6m；水槽截面1－1为大截面，故u1≈0 ；
代入柏努利方程式，得：
则 u 2 ＝1.98 m/s
又管内径d＝114－2×4＝106mm＝0.106m
故，水每小时流量为
qv＝u2A＝u2·πd2/4＝1.98×3.14×0.1062/4
＝0.017m3/s＝61.2m3/h
2、（5分）解：
（1）Qh=Whcph（T1－T2）=0.417×1.6×103（80－40）=26.7（kW）
（2）Q=Qh= Qc= Wccpc（t2－t1）
26.7＝Wc × 4.187 × （35－30）
Wc=1.275 kg/s＝4590 kg/h
3、（10分）
解：（1）操作线方程
； W=F－D=100－60=40kmol/h L=RD=2.5×60=150kmol/h
V= L＋D＝（R+1）D=（2.5+1）×60=210kmol/h
其中 L′=L+qF=150+1×100=250kmol/h
V′=V+（q－1）F= V =210kmol/h
故
（2）塔内最下一层理论板下降的液相组成xN′
因再沸器相当一层理论板，故
因xN′和yW′呈提馏段操作线关系，即
解得 xN′=0.0115
第 2 页 共 2 页《典型化工单元设备操作与控制》期末考试试题（B卷）
本试卷分第I卷（客观性题）和第II卷（主观性题）两部分，共100分，考试时间90分钟。
题 号 一 二 三 四 五 六 总分 核分人
阅卷人
得 分
第I卷（客观性题共60分）
一、选择题（每题2分，共40分）
1．水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温升高时，Re值将 。
A．不变 B．增大 C．减小 D．不确定
2．层流与湍流的本质区别是 。
A．湍流流速大于层流流速 B．流动阻力大的为湍流
C．层流的雷诺数小于湍流的雷诺数 D．层流无径向脉动，而湍流有径向脉动
3．离心泵的管路特征曲线与泵特征曲线的交点是离心泵的 （ ）
A．工作点 B．最高效率点 C．设计点 D．扬程最大点
4．柏努利方程式中的 项表示单位质量流体所具有的位能。
A．gZ B．u2/2 C．p/ρ D．We
5．某离心泵在运行半年后，发现有气缚现象，应 。
A．降低泵的安装高度 B．停泵，向泵内灌液
C．检查出口管路阻力是否过大 D．检查进口管路是否泄漏
6．下列哪项不属于体积流量的单位 。
A．L/h B．m3/s C．kg/s D．L/s
7．保温材料一般都是结构疏松、热导率 的固体材料。
A．较小 B．较大 C．无关 D．不一定
8．离心泵的扬程是指泵给予 液体的有效能量。
A．1kg B．1N C．1m D．1J
9．目前，化工生产上应用最广泛的换热器是 。
A．夹套式换热器 B．蛇管式换热器 C．套管式换热器 D．列管式换热器
10．往复泵适用于 。
A．大流量且流量要求特别均匀的场合 B．介质腐蚀性特别强的场合
C．流量较小、扬程较高的场合 D．投资较小的场合
11．蒸气冷凝分为膜状冷凝和滴状冷凝两种方式，两者的对流传热系数关系是 。
A．前者大 B．后者大 C．一样大 D．不确定
12．加大回流比，塔顶轻组分组成将（ ）。
A．不变 B．变小 C．变大 D．忽大忽小
13．在精馏塔中每一块塔板上（ ）。
A．只进行传质作用 B．只进行传热作用
C．同时进行传热传质作用 D．传热和传质作用都不进行
14．某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成时泡点为，与之相平衡的气相组成，相应的露点温度为 ，则（ ）。
A．= B．< C．> D．不能判断
15．精馏塔中由塔顶向下的第n—1、n、n+1层塔板，其气相组成关系为（ ）。
A．yn+1>yn>yn—1 B．yn+1=yn=yn—1 C．yn+1< yn< yn—1 D．不确定
16．化工生产中最常用的载热体（加热剂）为（ ）
A．水 B．饱和水蒸汽 C．乙醇蒸汽 D．苯蒸汽
17．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。
A．塔顶气相 B．塔顶液相 C．塔底气相 D．塔底液相
18．两组分物系的相对挥发度越小，则表示分离该物系越（ ）。
A．容易 B．困难 C．完全 D．不完全
19．由气体和液体流量过大两种原因共同造成的是（ ）现象。
A．漏夜 B．液沫夹带 C．气泡夹带 D．液泛
20．为改善液体的壁流现象的装置是（ ）。
A．填料支承 B．液体分布 C．液体再分布器 D．除沫
二、判断题（每题1分，共10分）
（ ）1．流体的密度与比体积是同一概念。
（ ）2．关闭离心泵的出口阀后，离心泵的有效功率为零。
（ ）3．参加热交换的两种流体，进出口温度分别相同，逆流时的Δtm比并流时的大。
（ ）4．粘性是流体的物理性质之一，无论是静止的还是流动的流体都具有粘性。
（ ）5．逐渐开大出口阀的开度，则离心泵的流量增大，效率下降。
（ ）6．离心泵的扬程即为升扬高度。
（ ）7．过渡流是流体的一种基本流态。
（ ）8．回流是精馏稳定连续进行的必要条件。
（ ）9．所谓恒縻尔流假设就是指每一块塔板上上升的蒸汽量是相等的，而下降的液体量也是相等的。
（ ）10．理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两纯组分的饱和蒸汽压之比。
三、填空题（每空1分，共10分）
1．某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为 kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为 mmHg。（当地大气压为101.33kPa，即760mmHg）
2．根据传热机理的不同，传热的基本方式有 、 和辐射三种。
3．离心泵的性能参数主要有 、流量、 和效率。
4．在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为 ，其作用是 。
5．蒸馏是利用液体混合物中各组分 的差异，将其分离为较纯组分的单元操作；吸收是利用气体混合物中各组分在液体中的 不同，而将其分离的单元操作。
第Ⅱ卷（主观性题共40分）
四、简答题（本题共12分，每小题4分）
1．简述：离心泵产生气缚现象的原因及避免措施。
2．据图，描述吸收与解吸流程。
3．在空气－蒸汽换热实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？
五、识图题（共8分）
精馏塔塔板负荷性能图
（1）请在精馏塔塔板负荷性能图中标出五条线的名称。
（2） 为塔板的适宜操作范围，生产运行中，应严格控制塔内气、液相负荷的波动不越出此范围。
（3）图中，P点称为此精馏段的 点，OP为 线。
六、计算题（共20分）
1．（6分）为了控制乙炔发生炉内的压力不超过10.7kPa（表压），在炉外装有安全液封（水封），当炉内压力超过规定值时，气体能从水封管排出，从而达到稳压的目的，如图。
试求：水封管必须插入水下的深度。
.
2．（6分）将0.417kg/s、80℃的硝基苯，通过一换热器冷却到40℃，冷却水初温为30℃，出口温度不超过35℃。换热过程中热损失可以忽略。
试求：（1）该换热器的热负荷；
（2）冷却水用量。
已知硝基苯的比热容为1.6kJ/（kg·℃）、水的比热容为4.187 kJ/（kg·℃）
3．（8分）将含24%（摩尔分数，下同）易挥发组分的某溶液送入连续操作的精馏塔。要求馏出液中含95%的易挥发组分，残液中含3%的易挥发组分。塔顶每小时送入全凝器的气量为850kmol，而每小时从冷凝器流入精馏塔的回流量为670kmol。
试求：（1）每小时能得到多少kmol残液量？
（2）回流比为多少？
线
线
线
线
线
第 1 页 共 3 页应用化工技术《典型化工单元设备操作与控制》期末考试试题
B卷答案及评分标准
一、选择题（本题共40分，每小题2分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D A A D C A B D C
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 B C C A C B B B D C
二、判断题（本题共10分，每小题1分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 × √ √ √ × × × √ × √
三、填空题（本题共10分，每空1分）
1．201.33；360 2．传导；对流3．功率；扬程4．精馏段；提浓上升蒸汽中易挥发组分5．挥发度；溶解度
四、简答题（本题共12分，每小题4分）
答案要点：
1. 简述：离心泵产生气缚现象的原因及避免措施。
答：离心泵启动时，如果泵内存有空气，由于空气密度相对于输送液体很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏，此种现象称为离心泵的气缚现象。气缚现象表示离心泵无自吸能力，所以在启动之前必须向泵壳内灌满液体，完成灌泵、排气操作。 为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的止逆阀。
2.据图，描述吸收与解吸流程。
3.在空气－蒸汽换热实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？
答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。（或：冷凝水不及时排走将会附着在管壁上，由于水的导热性能远差于紫铜，所以未及时排走的冷凝水将降低传热的速率，使传热效果变差。要及时排走冷凝水，可以使管束有一定的倾斜，同时也可以设置冷凝液排泄挡板和改善冷凝表面状况等。）
五、识图题（共8分）
（1）请在精馏塔塔板负荷性能图中标出五条线的名称。（5分）
极限液沫夹带线、溢流液泛线、液相负荷上限线、漏液线（或气相下限线）、液相负荷下限线；
（2）五条线所包围的区域为塔板的适宜操作范围，生产运行中，应严格控制塔内气、液相负荷的波动不越出此范围。
（3）图中，P点称为此精馏段的 操作 点，OP为 操作 线。
六、计算题（本题共20分）
1．（6分）解：由等压面的判定条件知：
pA＝pB＝ρgh（表压）
故
2．（6分）解：（1）Qh=Whcph（T1－T2）=0.417×1.6×103（80－40）=26.7（kW）
（2）Q=Qh= Qc= Wccpc（t2－t1）
26.7＝Wc × 4.187 × （35－30）
Wc=1.275 kg/s＝4590 kg/h
3．（8分）解：（1）已知：xF＝0.24，xD＝0.95，xw＝0.03，L＝670kmol，V＝850kmol
由V＝L+D，得：D＝V－L＝850－670＝180kmol
F＝D+W
F·xF＝D·xD +W·xw
解得：F＝788.57 kmol
W＝608.57kmol
（2）回流比：R＝L/D=670/180=3.72
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