化工原理(I)考試樣題解

1、化工原理（I）考試樣題解（適用于材料學(xué)院、生命學(xué)院、理學(xué)院、機(jī)電學(xué)院、信息學(xué)院的學(xué)生）班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 成績： 一、填空（40分）1絕壓為154kPa，溫度為210C的空氣，其密度= 1.82 kg/m3。2表壓強(qiáng)與絕對(duì)壓強(qiáng)的換算關(guān)系為： 表壓強(qiáng) 絕對(duì)壓強(qiáng) 大氣壓強(qiáng)。3柏努利方程式中u2/2的單位是 J/kg ，它的物理意義是 單位質(zhì)量流體具有的動(dòng)能 ；u2/2g的單位是 m ，其物理意義是 單位重量流體具有的動(dòng)能 ；u2/2的單位是 Pa ，其物理意義是 單位體積流體具有的動(dòng)能 。4. 流體在圓形直管內(nèi)層流流動(dòng)，若管徑不變，而流量增加一倍，則能量損失變?yōu)樵瓉淼?2 倍；若為完全湍流，則

2、能量損失變?yōu)樵瓉淼?4 倍。5流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，從總體上說，隨著流速的增加，摩擦系數(shù)（減小）；而當(dāng)流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)時(shí)，隨著流速的增加，摩擦系數(shù)（基本不變）。6采用量綱分析法的目的是減少實(shí)驗(yàn)工作量 和 使實(shí)驗(yàn)結(jié)果便于推廣 。7. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要特點(diǎn)為恒 壓差 ，變 環(huán)隙截面 。8.當(dāng)流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，如要測取管截面上流體的速度分布，應(yīng)選用 皮托管 測量。9 當(dāng)離心泵高于被輸送的流體所在貯槽液面安裝時(shí)，則啟動(dòng)前需要（灌泵 ），否則會(huì)產(chǎn)生（ 氣縛 ）現(xiàn)象；如果安裝高度過高，則有可能產(chǎn)生（汽蝕 ）現(xiàn)象。10. 離心泵的工作點(diǎn)是 泵特性曲線 和 管路特性曲線 曲線的交點(diǎn)。用出口閥門調(diào)節(jié)流量的實(shí)質(zhì)是

3、改變管路特性曲線以便獲得新的工作點(diǎn) 。11. 傳熱的三種基本方式是：_熱傳導(dǎo)_、_對(duì)流_、_熱輻射_。12. 多層壁定態(tài)熱傳導(dǎo)時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻 成正比 。13在多層圓筒壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)中，由內(nèi)層向外層通過各等溫面的傳熱速率（Q） 相等 、熱流密度（q=Q/A） 隨著r的增大而減?。ú幌嗟龋?。圓管或圓筒形設(shè)備外的保溫層若采用多層保溫材料，則應(yīng)將導(dǎo)熱系數(shù) 小 的材料放在里層。14.圓筒設(shè)備外包有導(dǎo)熱系數(shù)不同的兩層保溫材料，為增加保溫效果，應(yīng)將熱導(dǎo)率 小 的保溫材料放在里層。15某套管換熱器環(huán)隙內(nèi)為飽和水蒸氣冷凝加熱管內(nèi)的空氣，此時(shí)k值接近于 空氣 側(cè)流體的值，壁溫接近 蒸汽 側(cè)流體的

4、溫度。若要提高k值。應(yīng)設(shè)法提高 空氣 側(cè)流體的湍動(dòng)程度。16.間壁兩側(cè)冷、熱流體的溫度分布如圖所示，則對(duì)流傳熱系數(shù)1 < 2。17計(jì)算的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式中，Gr準(zhǔn)數(shù)的物理意義是 自然對(duì)流強(qiáng)弱對(duì)對(duì)流傳熱的影響 。18兩種灰體A和B，已知發(fā)射能力EA>EB，則其黑度值A(chǔ) > B。19. 列管式換熱器消除熱應(yīng)力的方式有：在外殼上安裝（膨脹節(jié)）、采用（U形管）結(jié)構(gòu)和（浮頭式）結(jié)構(gòu)。二、（10分）如圖所示，常溫水槽下連有一水平輸水管。水管規(guī)格為57×3.5mm，當(dāng)閥門A全閉時(shí)，壓力表B讀數(shù)為0. 3atm。而閥門開啟至某一開度時(shí)，壓力表B讀數(shù)降為0. 2atm，設(shè)由儲(chǔ)槽面到壓力表處

5、總壓頭損失為0. 5m，求在管內(nèi)水的流量？。解：如圖取0-0與 面列柏努利方程 （1）或： （2） 當(dāng)閥門全關(guān)時(shí)：PB=gz1 Z1=PB/g=0.3×1.013×105/(9.81×1000)=3.1m u2=V=0.785d2u=0.785×0.05×3.242=6.36×10-3m3/s=22.9m3/h三、（20分）如圖所示，用離心泵將常溫水由水池送往一密閉高位槽中，與高位槽相連通的U型壓差計(jì)以水為指示液，壓差計(jì)的讀數(shù)為。已知兩液面高度差為，所有管子規(guī)格均為，全部管路能量損失為（未包括管道進(jìn)、出口能量損失），為管內(nèi)水的平均流速

6、。如果管內(nèi)水的流量為，請(qǐng)計(jì)算：（1）管內(nèi)水的平均流速并判斷流動(dòng)的類型；（2）離心泵所需的軸功率（已知泵的效率為）（3）如果離心泵的入口處裝有一個(gè)真空表，請(qǐng)分析管內(nèi)水的流量增大時(shí)，真空表的讀數(shù)如何變化。（給出分析過程）（計(jì)算中取水的密度，水的粘度10-3Pa.s）解：（1） 湍流（2）如圖所示，在1-1和2-2截面間列方程以1-1截面為基準(zhǔn)，則： （） （3）如圖所示，在1-1和真空表所在的截面(3-3)列方程以1-1截面為基準(zhǔn)，則： 因?yàn)?，?流量增大，增大；故四、（10分）有一穩(wěn)定導(dǎo)熱的平壁爐墻，墻厚240mm，熱導(dǎo)率l=0.2W/m.K，若爐墻外壁溫度為，在距外壁100mm處的溫度為，試求爐內(nèi)壁溫度。解： 五、（20分）有一套管式換熱器，內(nèi)管尺寸為，外管尺寸為。內(nèi)管中空氣被加熱，空氣進(jìn)口溫度為，出口溫度為，空氣流量為。環(huán)隙中為的飽和水蒸汽冷凝，冷凝的對(duì)流傳熱膜系數(shù)，管壁熱阻及兩側(cè)的污垢熱阻均忽略不計(jì)，也不計(jì)熱損