化工原理上冊(期中)試卷答案.pdf

1 華東理工大學 20112012 學年第一學期 華東理工大學 20112012 學年第一學期 化工原理課程期中考試試卷（上冊） 2011.11 化工原理課程期中考試試卷（上冊） 2011.11 開課學院：化工學院，專業(yè)：09 大面積，考試形式：閉卷，所需時間：120 分鐘 考生姓名： 學號： 班級： 任課教師： 題序 一 二 三 四 五 六 總 分 % 30 10 8 12 20 20 100 得分 評卷人 一、填空題（共 30 分，每空格 1 分） 1、流體的連續(xù)性假定是指流體是由大量質點組成的、彼此間沒有間隙、完全充滿所占空 間的連續(xù)介質。 2、理想流體是指： 黏度為零的流體 ；非牛頓流體是指： 層流時不服從牛頓黏性定律 的流體 。 3、某流體在圓形直管中作層流流動時，其速度分布是拋物線型曲線，其管中心處最大流 速為平均流速的 2 倍，動能校正系數(shù)值為 2，摩擦系數(shù)與 Re 的關系為=64/Re。 4、黏度的物理本質是分子間的引力和分子的運動與碰撞。氣體的黏度隨溫度的升高而 增大, 水的黏度隨溫度的升高而減小。 常溫下水的黏度為 110-3 Pa.s，空氣的黏度為 1.810-5 Pa.s 。 5、測氣體用的轉子流量計上的刻度是用 20、101.3kPa 的空氣進行標定的，測液體用的 轉子流量計上的刻度是用 20的水進行標定的。 6、離心泵葉輪采用后彎葉片是因為 能量利用率高 。 7、離心式通風機向單位體積流體提供的能量稱為該風機的全風壓。全風壓由靜風壓和動 風壓兩部分組成。 8、旋槳式攪拌器的特點是流量大，壓頭低；渦輪式攪拌器的特點是流量小，壓頭高。提 高攪拌器中流體湍動的措施有提高攪拌器的轉速、 阻止液體的圓周運動和安裝導流筒。 9、請列舉化工原理課程中介紹的常用工程問題處理方法（至少三種） ：因次分析法，分解 與綜合法，數(shù)學模型法，解析法。 2 注意：五、六學分不同（以下第注意：五、六學分不同（以下第 10 題五學分必做；第題五學分必做；第 11、12 題六學分必做）題六學分必做） 10、流體運動通常有兩種考察方法，即 拉格朗日法 和 歐拉法 ，流線是用_歐拉法 考 察得到的，軌線是用 拉格朗日法 考察得到的。 11、請列舉非牛頓流體的三種彈性行為：爬桿效應，擠出脹大，無管虹吸。 12、湍流減阻現(xiàn)象是指_水或有機物中加入微量高分子物而成為稀溶液時，可以明顯降低 它在湍流流動時阻力的現(xiàn)象。 二、選擇題（共 10 分，每空格 2 分） 1、如右圖所示，連接 A、B 兩截面間的壓差計的讀數(shù) R 表示了（ C ）的大小。 A、 圖中 A、B 間的阻力損失 HfAB B、 圖中 A、B 間的壓強差P C、 圖中 A、B 間的阻力損失及動壓頭差之和 D、 圖中 A、B 間的動壓頭差guu BA 2/ )( 22 2、有兩種說法：(1)往復泵啟動不需要灌水；(2)往復泵的流量隨揚 程增大而減小，則： （ C ） 。 A、 兩種說法都對 B、 兩種說法都不對 C、 說法(1)對，說法(2)不對 D、說法(2)對，說法(1)不對 3、當截面位于均勻流段時，截面上各點的（ D ） A、壓強相等 B、動能相等 C、總機械能相等 D、總勢能相等 4、離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時，離心泵將發(fā)生（ B ）現(xiàn)象。 A、氣縛 B、氣蝕 C、氣浮 D、氣蝕和氣蝕 5、用離心通風機將空氣輸入加熱器中，由 20加熱至 140。該通風機安于加熱器前， 或加熱器后,則 ( D )。 A、 輸送的流量不變 B、 需要的全風壓不變 C、需要的全風壓不變，但流量要變 D、 輸送的流量和需要的全風壓都要變 3 三、計算（共 8 分） 如圖所示，質量為 5kg、面積為 4045 2 cm的一塊木板沿著涂有滑油的斜面等速向下 運動。已知 u=1m/s，=1mm（油膜厚度） 。求滑油的黏度，以 P 為單位表示。 解： 木板重力沿運動方向的分力為： =F59.815/13=18.87 N （2 分） 木板所受的剪應力為： 83.104)45. 040. 0/(87.18/=XAF （3分） 黏度為： PmsN dydu 048. 1/.1048. 0 001. 0/1 83.104 / 2 = （3分） 4 四、計算題 （共12分） 如圖示，離心泵從水槽抽水，水庫里的水通過連接管向水槽補充水，保持水槽液面的 液位恒定。已知：水庫里液面的液位保持恒定，泵的吸入管長10m，連接管長20m，兩管 內徑均100mm，摩擦系數(shù)均為0.03，兩管入口均裝相同濾網(wǎng)，泵吸入管有一個彎頭，阻 力系數(shù)1=0.3。 泵進口處真空度6mH2O， 水流量50.8m3/h。 試求濾網(wǎng)的局部阻力系數(shù)2 。 解： 管內流速： sm ud q u V /80. 1 10. 0785. 0 3600/8 .50 4 2 2 = = （2分） 由水庫至水槽液面間列機械能衡算式： 2 )1 ( 2 1 2 u d lp bg p aa +=+ 165. 0)7() 81. 92 80. 1 ) 1 . 0 20 03. 01 ( 2 )1 ( 2 2 2 2 1 2 += +=+= g u d l b （4分） 由水槽面至泵吸入口截面間列機械能衡算式: 2 )( 2 )( 2 2 21 2 3 u d lu hb ppa += 2 )1 ()( 2 2 21 3 u d l g pp hb a + =+ 165. 0) 3 . 4(6) 81. 92 80. 1 ) 1 . 0 10 03. 03 . 01 (62 2 2 2 += +=+b （4分） 兩式聯(lián)立，得： 47. 6 2 = （2分） 5 五、計算題（共20分） 蓄水箱中的水經(jīng)過水管在水平方向射出，如附圖所示。已知Z1=15m，Z2=Z3=6.5m， d2=20mm，d3=10mm，水流經(jīng)d2管段的直管阻力損失為2mH2O，流經(jīng)d3管段的直管阻力 損失為1mH2O，求： （1） 、d3管段出口處的流速u3；(兩次突然縮小,值均取0.5) （10分） （2） 、d2管段接近管口2-2截面處的流速u2及壓強P2； （7分） （3） 、水射到地面處與管口3-3截面處的水平距離X（3分） （1）在截面1-3間列機械能衡算式： 31 2 3 3 3 2 1 1 1 22 +=+ f h u gz pu gz p （3分） 31 pp =Q ， u1=0, 2 2 3 2 23 4)(u d d uu= （2分） ) 12 2 5 . 0 2 5 . 0( 2 2 3 2 2 2 3 31 += g u g u g u zz （3分） ) 12 2 5 . 0 24 5 . 0( 2 5 . 615 2 3 2 2 3 2 3 + += g u g u g u smu/395. 8 3 = （2分） （2）smu d d uu/099. 225. 0)( 3 2 2 3 32 = （1分） 在截面1-2間列機械能衡算式： 21 2 2 2 2 2 1 1 1 22 +=+ f h u gz pu gz p （3分） a pp = 1 Q ， u1=0, 6 2 2 )( 2 2 21 2 = g u zz g pp a OmH2 2 275. 62 81. 92 099. 2 )5 . 615(= = )(10156. 6 6 2 表壓papp a = （3分） (3) 2 3 2 1 gtz = （2分） 1.15s 9.81 6.52 g 2z t 3 = = mtuX65. 915. 1395. 8 3 = （1分） 7 六、計算題（20分） 圖示輸水管路，用離心泵將江水輸送至常壓高位槽。已知吸入管直徑703mm，管 長lAB=15m，壓出管直徑603mm，管長lCD=75m（管長均包括局部阻力的當量長度） ， 摩擦系數(shù)均為0.03，=10m，離心泵特性曲線為He=30-6104 2 v q，式中He：m； v q： m3/s。試求： 1、管路流量為多少m3/h； （10分） 2、離心泵的有效功率； （5分） 3、 旱季江面下降后， 管路流量、B處的真空表和C處的壓力表讀數(shù)各有什么變化 （定 性分析）？ （5分） 解： （1） 管路特性方程： 2 5252 2 5 2 2 2 5 1 2 1 ) 054. 081. 914. 3 7503. 08 064. 081. 914. 3 1503. 08 (10) 88 ( Vv qq gd l gd l g p zH + +=+ += 2 54 )10053. 410466. 3(10 V qH+= （6分） 泵的特性方程： 2 4 10630 V qHe= HH e = （2分） 2 4 2 5 10630104 . 410 VV qq=+ hmsmqV