《化工原理》課程試卷B標準答案

1、考試試卷第 1 頁 共 27 頁（勤奮、求是、創(chuàng)新、奉獻）2007 2008 學年第一學期期末考試試卷學院 化工學院 班級 姓名 _ 學號 _化工原理課程試卷 B 標準答案（本卷考試時間 120 分鐘）題號一二三四五六七八九十總得分題分202088101816得分一、填空題（每空一、填空題（每空1分，共分，共20分）分）1、熱傳導的基本定律是 傅立葉定律 ，熱對流的基本定律是 牛頓冷卻定律 。2、 傳熱的基本方式可分為 熱傳導 、 熱對流 、 熱輻射 。3、總傳熱系數的倒數 1/K 表示 間壁兩側流體傳熱的總熱阻 ，欲提高 K 值關鍵是提高對流傳熱系數 較小 一側的 值。4、金屬的導熱系數大都

2、隨其純度的增加而 增大 ，隨其溫度的升高而 減小 。 （填增大或減?。?、離心泵原向高壓容器內輸送液體，現(xiàn)將高壓改變?yōu)槌海渌麠l件不變，則該泵輸送液體的流量將 增大 ，軸功率將 增大 。 （填增大或減?。?、在滯流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 2 次方成正比，在湍流區(qū)顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 0.5 次方成正比。7、流體在圓形直管內作滯流流動時的速度分布是 拋物線 形曲線，中心最大速度為平均速度的 2 倍。8、在傳熱實驗中用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數 K 接近于 空氣 側的對流傳熱系數，而壁溫接近于 飽和水蒸汽 側流體的溫度值。 9、在無相變的對流傳熱過程中，熱阻主要集中在 滯離層內

3、（或熱邊界層內） 。10、對于多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導，通過各層的熱傳導速率 相等 ， 熱通量 不相等 。 （填相等或不相等）考試試卷第 2 頁 共 27 頁二、二、 選擇題（每題選擇題（每題2分，共分，共20分）分） 1、離心泵的揚程是指（ C ）（A）實際的升揚高度 （B）泵的吸上高度（C）單位重量液體通過泵的能量 （D）液體出泵和進泵的壓強差換算成的液柱高2、對間壁兩側流體一側恒溫、另一側變溫的傳熱過程，逆流和并流時tm大小為（ C ） 。 （A）tm逆 tm并 （B）tm逆 4000 查本書附圖 1-29 得 5 個標準彎頭的當量長度: 52.1=10.5m 2 個全開閥的當量長度: 2

4、0.45 = 0.9m 局部阻力當量長度 e=10.5 + 0.9 = 11.4m 假定 1/1/2=2 lg(d /) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14 = 0.029 檢驗 d/(Re1/2) = 0.008 0.005 符合假定即 =0.029 全流程阻力損失 =(+ e)/d u2/2 + u2/2 = 0.029(50+11.4)/(68103) + 41.432/2 = 30.863 J/Kg 考試試卷第 17 頁 共 27 頁 在反應槽和高位槽液面列伯努利方程得 P1/+ We = Zg + P2/+ We = Zg + (P1- P2)/+ = 159.8

5、1 + 26.7103/1073 + 30.863 = 202.9 J/Kg有效功率 Ne = Wes = 202.95.56 = 1.128103 軸功率 N = Ne/=1.128103/0.7 = 1.61103W = 1.61KW 22. 如本題附圖所示， ，貯水槽水位維持不變。槽底與內徑為 100mm 的鋼質放水管相連，管路上裝有一個閘閥，距管路入口端 15m 處安有以水銀為指示液的 U 管差壓計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計連接管內充滿了水，測壓點與管路出口端之間的長度為20m。 （1）.當閘閥關閉時，測得 R=600mm，h=1500mm；當閘閥部分開啟時，測的R=40

6、0mm，h=1400mm。摩擦系數可取 0.025，管路入口處的局部阻力系數為0.5。問每小時從管中水流出若干立方米。 （2）.當閘閥全開時，U 管壓差計測壓處的靜壓強為若干（Pa，表壓） 。閘閥全開時 le/d15，摩擦系數仍取 0.025?？荚囋嚲淼?18 頁 共 27 頁解: 根據流體靜力學基本方程, 設槽面到管道的高度為 x 水g(h+x)= 水銀gR 103(1.5+x) = 13.61030.6 x = 6.6m 部分開啟時截面處的壓強 P1 =水銀gR -水gh = 39.63103Pa 在槽面處和 1-1 截面處列伯努利方程 Zg + 0 + 0 = 0 + u2/2 + P1

7、/ + 而= (+e)/d + u2/2 = 2.125 u2 6.69.81 = u2/2 + 39.63 + 2.125 u2 u = 3.09/s 體積流量 s= uA= 3.09/4(0.1)23600 = 87.41m3/h 閘閥全開時 取 2-2,3-3 截面列伯努利方程 Zg = u2/2 + 0.5u2/2 + 0.025(15 +/d)u2/2 u = 3.47m/s 取 1-13-3 截面列伯努利方程 P1/ = u2/2 + 0.025(15+/d)u2/2 P1 = 3.7104Pa24. 某油品的密度為 800kg/m，粘度為41cP，由附圖所示的 A 槽送至 B 槽

8、，A 槽的液面比 B 槽的液面高出 1.5m。輸送管徑為考試試卷第 19 頁 共 27 頁893.5mm（包括閥門當量長度） ，進出口損失可忽略。試求：（1）油的流量（m/h） ；（2）若調節(jié)閥門的開度，使油的流量減少 20%，此時閥門的當量長度為若干 m？解： 在兩槽面處取截面列伯努利方程 u2/2 + Zg + P1/= u2/2 + P2/+ f P1= P2Zg = f= (/d) u2/21.59.81= (50/8210-3)u2/2 假設流體流動為滯流,則摩擦阻力系數=64/Re=64/du 聯(lián)立兩式得到 u =1.2m/s 核算 Re = du/=1920 0.005假設成立即

9、 D,C 兩點的流速 u1 = 1.776 m/s , u2 = 1.49 m/s BC 段和 BD 的流量分別為 VS,BC = 3210(/4)36001.776 = 5.14 m3/s VS,BD = 2610(/4)36001.49 = 2.58 m3/s 2. 用離心泵以 40m/h 的流量將貯水池中 65的熱水輸送到涼水塔頂，并經噴頭噴出而落入涼水池中，以達到冷卻的目的，已知水進入噴頭之前需要維持49kPa 的表壓強，噴頭入口較貯水池水面高 6m，吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為 1m 和 3m，管路中的動壓頭可以忽略不計。試選用合適的離心泵并確定泵的安裝高度。當地大氣壓按 10

10、1.33kPa 計。解：輸送的是清水 選用 B 型泵 查 65時水的密度 = 980.5 Kg/m 3 在水池面和噴頭處列伯努利方程u12/2g + P1/g + = u12/2g + P2/g + f + Z取 u1 = u2 = 0 則考試試卷第 24 頁 共 27 頁 = (P2- P1)/g + f + Z = 49103/980.59.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m Q = 40 m 3/h由圖 2-27 得可以選用 3B19A 2900 465時清水的飽和蒸汽壓 PV = 2.544104Pa當地大氣壓 a = P/g = 101.33103 /998.29.81 =

11、 10.35 m查附表二十三 3B19A 的泵的流量: 29.5 48.6 m 3/h為保證離心泵能正常運轉,選用最大輸出量所對應的 S 即 S = 4.5m輸送 65水的真空度 S = S +(a-10)-( PV/9.81103 0.24)1000/ =2.5m允許吸上高度 Hg = S - u12/2g -f,0-1 = 2.5 1 = 1.5m即 安裝高度應低于 1.5m3常壓貯槽內盛有石油產品，其密度為 760kg/m，粘度小于 20cSt，在貯槽條件下飽和蒸汽壓為 80kPa，現(xiàn)擬用 65Y-60B 型油泵將此油品以 15m流量送往表壓強為 177kPa 的設備內。貯槽液面恒定，設

12、備的油品入口比貯槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部壓頭損失為 1m 和 4m 。試核算該泵是否合用。若油泵位于貯槽液面以下 1.2m 處，問此泵能否正常操作？當地大氣壓按考試試卷第 25 頁 共 27 頁101.33kPa 計.解: 查附錄二十三 65Y-60B 型泵的特性參數如下 流量 Q = 19.8m3/s, 氣蝕余量h=2.6 m 揚程 H = 38 m 允許吸上高度 Hg = (P0- PV)/g - h-f,0-1= -0.74 m -1.2揚升高度 Z = H -f,0-2 = 38 4 = 34m如圖在 1-1,2-2 截面之間列方程 u12/2g + P1/g + = u

13、22/2g + P2/g + f,1-2 + Z 其中 u12/2g = u22/2g = 0 管路所需要的壓頭: e=(P2 P1)/g + Z + f,1-2 = 33.74m Z = 34 m游品流量 Qm = 15 m3/s Q = 19.8m3/s離心泵的流量,揚升高度均大雨管路要求,且安裝高度有也低于最大允許吸上高度 因此,能正常工作6. 某型號的離心泵，其壓頭與流量的關系可表示為 H=18 - 0.6106Q2（H 單位為 m，Q 單位為 m/s） 若用該泵從常壓貯水池將水抽到渠道中，已知貯水池截面積為 100m，池中水深 7m。輸水之初池內水面低于渠道水平面 2m，假設輸水渠道

14、水面保持不變，且與大氣相通。管路系統(tǒng)的壓頭損失為 Hf=0.410 Q2（Hf單位為 m，Q 單位為 m/s） 。試求將貯水池內水全部抽出所需時間。解: 列出管路特性方程 e= K + Hf考試試卷第 26 頁 共 27 頁K= Z + P/g 貯水池和渠道均保持常壓 P/g = 0K= Z e= Z + 0.4106Q2 在輸水之初Z = 2me= 2 + 0.4106Q2聯(lián)立 H=18-0.6106Q2 ，解出此時的流量 Q = 410-3m3/s將貯水槽的水全部抽出 Z = 9me= 9 + 0.4106Q2 再次聯(lián)立 H=18-0.6106Q2 ，解出此時的流量 Q = 310-3m3/s 流量 Q 隨著水的不斷抽出而不斷變小 取 Q 的平均值 Q平均= （Q + Q）/2 = 3.510-3m3/s把水抽完所需時間 = V/ Q平均 = 55.6 h7. 用兩臺離心泵從水池向高位槽送水，單臺泵的特性曲線方程為 H=251106Q 管路特性曲線方程可近似表示為 H=10+1106Q 兩式中 Q 的單位為 m/s，H 的單位為 m。 試問兩泵如何組合才能使輸液量最大？（輸水過程為定態(tài)流動）分析：兩臺泵有串聯(lián)和并聯(lián)兩種組合方法 串聯(lián)時單