流體力學(xué)與傳熱202312A(附參考答案)

姓名學(xué)號(hào)學(xué)院姓名學(xué)號(hào)學(xué)院專業(yè)座位號(hào)(密封線內(nèi)不答題)……………………密………………封………線……線………_____________________…華南理工大學(xué)期末考試《流體力學(xué)與傳熱》試卷注意事項(xiàng)：1.考前請(qǐng)將密封線內(nèi)填寫清楚；2.所有答案請(qǐng)直接答在試卷上(或答題紙上)；3．考試形式：閉卷；4.本試卷共六大題，滿分100分， 考試時(shí)間120分鐘。題號(hào)一二三四五六總分分?jǐn)?shù)201015201520100得分評(píng)卷人填空選擇題：（20分，每題2分）流體在圓形管道中作完全湍流流動(dòng)，如果只將流速增加一倍，阻力損失為原來(lái)的4倍；如果只將管徑增加一倍而流速不變，則阻力損失為原來(lái)的1/2倍。2、離心泵的特性曲線通常包括H-Q曲線、N-Q和η-Q曲線等。3、氣體的粘度隨溫度升高而增加，水的粘度隨溫度升高而降低。4、測(cè)量流體體積流量的流量計(jì)有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、孔板流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。5、(1)離心泵最常用的調(diào)節(jié)方法是B改變吸入管路中閥門開度改變壓出管路中閥門的開度安置回流支路，改變循環(huán)時(shí)的大小車削離心泵的葉輪（2）漩渦泵常用的調(diào)節(jié)方法是B改變吸入管路中閥門開度安置回流支流，改變循環(huán)量的大小改變壓出管路中閥門的開度改變電源的電壓。6、沉降操作是指在某種力場(chǎng)中利用分散相和連續(xù)相之間的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過(guò)程。7、最常見的間歇式過(guò)濾機(jī)有板框過(guò)濾機(jī)和葉濾機(jī)連續(xù)式過(guò)濾機(jī)有真空轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)。8、在一臥式加熱器中，利用水蒸汽冷凝來(lái)加熱某種液體，應(yīng)讓加熱蒸汽在殼程流動(dòng)，加熱器頂部設(shè)置排氣閥是為了排放不凝氣，防止殼程α值大輻度下降。9、（1）為了減少室外設(shè)備的熱損失，保溫層外所包的一層金屬皮應(yīng)該是A（A）表面光滑，顏色較淺； （B）表面粗糙，顏色較深（C）表面粗糙，顏色較淺（2）某一套管換熱器用管間飽和蒸汽加熱管內(nèi)空氣，設(shè)飽和蒸汽溫度為，空氣進(jìn)口溫度為，出口溫度為，問(wèn)此套管換熱器內(nèi)管壁溫應(yīng)是_C__。（A）接近空氣平均溫度 （B）接近飽和蒸汽和空氣的平均溫度（C）接近飽和蒸汽溫度10、舉出三種間壁式換熱器套管、夾套換熱器、蛇管換熱器。二、問(wèn)答題：（每題5分，共10分）1．離心泵發(fā)生“汽蝕”的主要原因是什么？離心泵工作時(shí)，在葉輪中心區(qū)域產(chǎn)生真空形成低壓而將液體吸上。如果形成的低壓很低，則離心泵的吸上能力越強(qiáng)，表現(xiàn)為吸上高度越高。但是，真空區(qū)壓強(qiáng)太低，以致于低于體的飽和蒸汽壓，則被吸上的液體在真空區(qū)發(fā)生大量汽化產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體擠入高壓區(qū)后急劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體就以極高的速度流向氣泡中心，瞬間產(chǎn)生了極大的局部沖擊力，造成對(duì)葉輪和泵殼的沖擊，使材料手到破壞。把泵內(nèi)氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到破壞的過(guò)程，稱為氣蝕現(xiàn)象。汽蝕是由于液體在一定的溫度下達(dá)到了它的汽化壓力，可見和輸送介質(zhì)，工況有密切的關(guān)系造成汽蝕的主要原因有：１．進(jìn)口管路阻力過(guò)大或者管路過(guò)細(xì)；２．輸送介質(zhì)溫度過(guò)高；３．流量過(guò)大，也就是說(shuō)出口閥門開的太大；４．安裝高度過(guò)高，影響泵的吸液量；５．選型問(wèn)題，包括泵的選型，泵材質(zhì)的選型等．解決辦法：１．清理進(jìn)口管路的異物使進(jìn)口暢通，或者增加管徑的大??；２．降低輸送介質(zhì)的溫度；３．減小流量；４．降低安裝高度；2、保溫瓶在設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中采取了哪些防止熱損失的措施？m1m7m1m711mABCMA三、（15分）一敞口高位水槽A中水流經(jīng)一喉徑為15mm的文丘里管，將濃堿液槽B中的堿液（密度為1400kg/）抽吸入管內(nèi)混合成稀堿液送入C槽，各部分標(biāo)高如附圖所示；輸水管規(guī)格為φ57×3mm，自A至文丘里喉部M處管路總長(zhǎng)（包括所有局部阻力損失的當(dāng)量長(zhǎng)度在內(nèi)）為20m當(dāng)水流量為8m3判斷槽的濃堿液能否被抽吸入文丘里內(nèi)（定量計(jì)算說(shuō)明判斷依據(jù)）。如果不能被吸入，可采取那些措施？（舉兩種方法）解1：主管道(1)文丘里喉部M處在高位水槽上面與M處界面間的列柏努利方程得：(2)h堿堿＝水h水h水＝1.5×1400/1000＝2.1m(>1.66m)（真空度）故濃堿液不能被吸入管內(nèi)。在B槽液面與M處水平截面間的列柏努利方程得：可見吸入量的大小不僅與M處的真空度、B槽液面與M處的位差有關(guān)，而且與吸入管的管路情況（管徑、管長(zhǎng)、粗糙度等）有關(guān)，應(yīng)增加M點(diǎn)的真空度，可減少B與M的位差，增加水的流量，減少A與M的位差。10m2m四、（20分）用泵將20℃水從敞口貯槽送至表壓為2×105Pa的密閉容器，兩槽液面均恒定不變，各部分相對(duì)位置如圖所示。輸送管路尺寸為108×4mm的無(wú)縫鋼管，吸入管長(zhǎng)為20m，排出管長(zhǎng)為100m（各段管長(zhǎng)均包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。當(dāng)閥門為3/4開度時(shí)，真空表讀數(shù)為30000Pa12(1)閥門3/4開度時(shí)管路的流量(m3/h)；(2)壓強(qiáng)表讀數(shù)（Pa）；(3)泵的壓頭（m）；(4)若離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，試分析其原因。解：（1）閥門3/4開度時(shí)管路的流量(m3/h)；在貯槽液面0-0′與真空表所在截面1-1′間列柏努利方程。以0-0′截面為基準(zhǔn)水平面，有：(2)壓強(qiáng)表讀數(shù)（Pa）；在壓力表所在截面2-2′與容器液面3-3′間列柏努利方程。仍以0-0′截面為基準(zhǔn)水平面，有：（3）泵的壓頭（m）；若離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，原因是進(jìn)口管有泄露。五、（10分）有一降塵室，長(zhǎng)6m，寬3m，共20層，每層100mm，用以除去爐氣中的礦塵，礦塵密度，爐氣密度，粘度0.035m，現(xiàn)要除去爐氣中10為完成上述任務(wù)，可允許的最大氣流速度為多少？每小時(shí)最多可送入爐氣若干？若取消隔板，為完成任務(wù)該降塵室的最大處理量為多少？解：（1）設(shè)沉降區(qū)為滯流，則因?yàn)閯t假設(shè)正確由降塵室的分離條件，有（2）=6052.3（3）可見加隔板可提高生產(chǎn)能力，但隔板間距不能過(guò)小，過(guò)小會(huì)影響出灰和干擾沉降。六、(20分)一立式換熱器規(guī)格如下：管長(zhǎng)3m，管數(shù)30根，管徑為φmm，管程為1?，F(xiàn)擬選用此換熱器將飽和蒸氣冷凝為飽和液體，其飽和溫度為46℃，走管外，其流量W=0.1kg/s，其冷凝潛熱為350kJ/kg，比熱容為1kW/(kg℃)。水走管內(nèi)，且與呈逆流流動(dòng)。冷卻水進(jìn)出口溫度為10℃和30℃。已知基于換熱管外表面的總傳熱系數(shù)分別為℃，其與管內(nèi)的冷卻水的流速0.8次方成正比。（1）所需要的冷卻水的用量（2）此換熱器是否合用？（3）現(xiàn)將換熱器有單管程改為雙管程，定量計(jì)算換熱器是否合用？(4)通過(guò)上述計(jì)算你得出什么結(jié)論？解：（1）