化工原理半期考題答

本文格式為Word版，下載可任意編輯——化工原理半期考題答線名姓題答號(hào)學(xué)要封不班內(nèi)級(jí)線封業(yè)密專密系

四川理工學(xué)院半期測(cè)試卷（2023至2023學(xué)年第2學(xué)期）

課程名稱：化工原理（上）

適用班級(jí)：工藝、安全、應(yīng)化、環(huán)境、能化、生工卓越、食品卓越14級(jí)等考試2023年4月日共頁

題號(hào)一二三四五總分評(píng)閱（統(tǒng)分）教師分值3020201515得分

本卷須知：

1、總分值100分。用藍(lán)（或黑）色墨水的鋼筆、簽字筆、圓珠筆書寫，要求卷面整

潔、字跡工整、無錯(cuò)別字。

2、考生必需將姓名、班級(jí)、學(xué)號(hào)完整、確鑿、明白地填寫在試卷規(guī)定的地方，否

則視為廢卷；考生只能帶不具有存貯功能的計(jì)算器，而不能帶文曲星、草稿紙進(jìn)入考場(chǎng)，考試過程中不能借用其他同學(xué)的考試用具。。3、考生必需在簽到單上簽到，若出現(xiàn)遺漏，后果自負(fù)。4、請(qǐng)將答案寫在指定位置，否則不得分。

試題

得分評(píng)閱教師

一、簡(jiǎn)答與分析（每題10分，共30分）

1.判斷下圖所示的U形管壓差計(jì)兩管中指示劑液面高低的畫法是否正確，并說明

理由。設(shè)管內(nèi)滾動(dòng)的是理想流體。

答：正確。

由于管內(nèi)滾動(dòng)的是理想流體，理想流體粘度為0，所有滾動(dòng)過程能量損失為零。而U形管壓差計(jì)的讀數(shù)反應(yīng)的就是所測(cè)管路的勢(shì)能差（即能量損失），即讀數(shù)應(yīng)為0。

1

2.離心泵從河中抽水，當(dāng)河面水位下降時(shí)，泵提供的流量如何變化，解釋原因。答：河面水位下降，?Z↑。

He?K?BQe2，∵K??p??Z,∴K↑，管路特性曲線上移，工作點(diǎn)上移?g故泵提供的流量下降，壓頭增大。

3、不可壓縮流體在均勻直管內(nèi)作穩(wěn)定滾動(dòng)時(shí)，其平均流速沿流程減小，這種說法對(duì)嗎？為什么？答：不對(duì)。

22由連續(xù)性方程知道，u1d1?u2d2，流速與管徑的平方成反比。

題為不可壓縮流體在均勻直管內(nèi)滾動(dòng)，即等直徑管滾動(dòng)，故流速不變，不會(huì)沿流程減小。

得分評(píng)閱教師

二、用水泵向高位水箱供水（如附圖所示），管路流量為150m3/h，泵軸中心線距水池液面和水箱液面的垂直距離分別為2.0m和45m。泵吸入管與排出管分別為內(nèi)徑205mm和內(nèi)徑180mm的鋼管。吸入管管長(zhǎng)50m（包括吸入管路局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），排出管管長(zhǎng)200m（包括排出管路局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均為0.3mm，水的密度1000kg/m3，粘度1.0×10-3Pa﹒s，泵的效率為65%，

33?68?圓管內(nèi)湍流摩擦系數(shù)用下式計(jì)算：??0.1????dRe??0.23。

45m試求：（1）吸入管和排出管內(nèi)的流速、雷諾數(shù)各為多少？各屬于哪種滾動(dòng)類型？

（2）泵吸入口處A點(diǎn)的真空表讀數(shù)？（3）泵的軸功率？（20分）

解：（1）u入?A212m21Vs150==1.263m/s2A入3600?0.785?0.205u出?Vs150==1.638m/sA出3600?0.785?0.1822線名姓題答號(hào)學(xué)要封不班內(nèi)級(jí)線封業(yè)密專密系Red入?u入入??=0.205?1000?1.2631?10?3?2.59?105?4000，湍流Re?d出?u出0.18?1000?1.638出?=1?10?3?2.95?105?4000，湍流（2）以水池液面為1—1’，泵吸入口處A點(diǎn)為2—2’截面，1——1’為水平基準(zhǔn)面，在兩截面間列伯式。

gZp1u221p?2?gZ2u21??2???2??hf12

其中，Z1?0，p1?0（表壓），u1?0，Z2?2m，u2?1.263m/s

0.230.23?0.1???68?入??d?Re??0.1???0.368???205?2.59?105???0.0231

?h???Lf12d?u22?0.0231?500.205?1.26322?4.49J/kg

將各數(shù)據(jù)代入上式有：0?9.81?2?p221000?1.2632?4.49解得p2??24.9kPa（表壓），即真空表讀數(shù)為24.9kPa。

（3）以高位水箱液面為3—3’截面，2—2’為基準(zhǔn)水平面，在2—2’與3——3’截面

間列伯式，有

p2gZ?2??u22?We?gZp23u323???2??hf23

其中，Z2?0m，u2?1.263m/s，p2??24.9kPa（表壓），Z3?45m，p3?（表壓）0，

0.230.23u?0，????68?3出?0.1?d?Re??0.1???0.368???180?2.95?105???0.0237

?h???Lu22023.6382f23d?2?0.0237?0.18?2?35.33J/kg

將各參數(shù)代入上式有

?24.9?10001.26321000?2?We?9.81?45?35.33We?500.88J/kg

Ne?We?Ws?We???V150s?500.88?1000?3600?20.87KW3

N?

Ne??20.87?32.11KW0.65得分評(píng)閱教師三、某敞口高位槽（液面維持恒定）與內(nèi)徑為100mm的鋼管相連，槽內(nèi)為常溫水，直管總長(zhǎng)30m，有90度彎頭3個(gè)，閘閥（全開）和球閥（全開）各1個(gè)，水從管口流出。問欲得到每小時(shí)22.7m3的排水量，槽內(nèi)水面應(yīng)比管出口高多少m？（取λ＝0.0256，由容器入管口ζ＝0.5，管子出口ζ＝1.0，閘閥全開ζ＝0.17，球閥全開ζ＝6.0，90度彎頭ζ＝0.75）。（20分）

解：取高位槽液面為1—1’，管出口外側(cè)為2—2’，以管出口中心線為基準(zhǔn)水平面，在兩截面間列伯式有

2u12p2u2gZ1???gZ2????hf12

?2?2p100其中，p1?（表壓），u1?0，Z2?0m，p2?（表壓），u2?0，

u?Vs22.7??0.803m/s2A3600?0.785?0.12Lu2?30?0.8030.0256??3?0.75?0.17?6.0?0.5?1.0???hf?(?d???)2=?0.12???5.674J/kg將各數(shù)據(jù)代入上式有Z1?

4

5.674?0.578m9.81線名姓題答號(hào)學(xué)要封不班內(nèi)級(jí)線封業(yè)密專密系得分評(píng)閱教師

四、庫(kù)房?jī)?nèi)有兩臺(tái)離心水泵，單臺(tái)泵的特性曲線方程為：H=25－1×106Q2?，F(xiàn)需要從水池向高位槽送水，管路特性曲線方程可近似表示為：Heee=10＋1×105Qe2。上述兩式中Q的單位為m3/s，H的單位為m。根據(jù)生產(chǎn)工藝，管路中水的流量必需大于的要求21m3/h。試問：1）采用一臺(tái)庫(kù)存型號(hào)的離心水泵能否滿足生產(chǎn)的需要？2）采用兩臺(tái)庫(kù)存型號(hào)的離心水泵進(jìn)行組合操作能否滿足生產(chǎn)的需要？（設(shè)輸水過程為定態(tài)滾動(dòng)）（15分）解：（1）聯(lián)立泵特性方程和管路特性方程求解H=25－1×106Q2Heee=10＋1×

105Qe2Q?0.00369m3/s?13.29m3/h21m3/h，滿足生產(chǎn)需要。

得分評(píng)閱教師5

五、今需選擇一臺(tái)適合的水泵，將河中的水送至高位水槽中，已知輸送管道采用φ108×4mm的鋼管，管內(nèi)流速為2m/s，管路特性曲線方程為He=22＋2.48×104Qe2（式中Qe的單位：m3/s)，現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)有以下幾種型號(hào)的離心泵。問：（1）可否從中選用一臺(tái)適合的使用；（2）當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0mH20，輸送水溫為20℃，試計(jì)算你所選用泵的安裝高度，設(shè)吸入管路和壓出管路的壓頭損失分別為1m和4m，動(dòng)壓頭忽略不計(jì)。（15分）泵型號(hào)一二三四Q（m3/h）30605658H（m）20.55028.830Hs（m）5.75.66.94

解：管路所需流量Qe?uA?2?0.785?0.1?