09環(huán)境化工原理試驗(yàn)上試卷A11214

福州大學(xué)2011～2012學(xué)年第一學(xué)期考試A卷（評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）課程名稱化工原理實(shí)驗(yàn)B（上）考試日期考生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)或類型09環(huán)境工程題號(hào)一二三四五六七八總分累分人題分2318142916100署名得分考生注意事項(xiàng)：1、本試卷共12頁(yè)，請(qǐng)查察試卷中能否出缺頁(yè)。2、考試結(jié)束后，考生不得將試卷、答題紙和底稿紙帶出考場(chǎng)。教師注意事項(xiàng)：假如整門課程由一個(gè)教師評(píng)卷的，只要在累分人欄目署名，題首的評(píng)卷人欄目可不署名一、填空、選擇、判斷題（每個(gè)空或每個(gè)選項(xiàng)1分，共23分）得分評(píng)卷人緒論部分1、化工原理實(shí)驗(yàn)屬于工程實(shí)驗(yàn)范圍，其實(shí)驗(yàn)的研究方法除因次剖析法外，還有直接實(shí)驗(yàn)法和數(shù)學(xué)模型法。2、因次剖析法的目的在于（C）、獲取各變量間確實(shí)切定量關(guān)系；B、獲取各無(wú)因次數(shù)群切實(shí)的準(zhǔn)時(shí)關(guān)系；C、用無(wú)因次數(shù)群取代變量，使實(shí)驗(yàn)與關(guān)系工作簡(jiǎn)化；D、用無(wú)因次數(shù)群取代變量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更靠譜。第1頁(yè)共14頁(yè)第2頁(yè)共14頁(yè)3、判斷題：（正確的打“√”錯(cuò)誤的打“×”）A、y值為0.008~0.，1x值為102~108，所以采納雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)比較適合；（√）B、y值為0.55~0.66，x值為5×103~106，所以采納單對(duì)數(shù)坐標(biāo)比較適合；（√）C、對(duì)于yaxb函數(shù)關(guān)系，選擇單對(duì)數(shù)坐標(biāo)系比較適合。（×）離心泵實(shí)驗(yàn)1、離心泵實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)（A）A、先關(guān)出口閥后停電；B、先停電后關(guān)出口閥；C、先關(guān)出口閥或先停電均可。2、對(duì)于二臺(tái)同型號(hào)離心泵的組合操作，判斷以下說(shuō)法的正誤A、對(duì)低阻管路，串連泵流量、揚(yáng)程小于并聯(lián)泵的流量、揚(yáng)程（√）B、對(duì)高阻管路，并聯(lián)泵流量、揚(yáng)程大于串連泵的流量、揚(yáng)程（×）C、若管路兩頭的勢(shì)能大于泵所能供給的最大壓頭，則一定用并聯(lián)操作（×）3、離心泵開動(dòng)前一定充滿液體是為了防備氣縛現(xiàn)象的發(fā)生。4、離心泵銘牌上注明的是泵在泵效率最高時(shí)的主要性能參數(shù)。離心泵啟動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)封閉出口閥,其原由是會(huì)發(fā)生電機(jī)起動(dòng)電流過(guò)大。過(guò)濾實(shí)驗(yàn)1、過(guò)濾推進(jìn)力一般是指（B）第3頁(yè)共14頁(yè)過(guò)濾介質(zhì)兩邊的壓差；過(guò)濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過(guò)濾層兩邊的壓差；濾餅兩面的壓差；液體出入過(guò)濾機(jī)的壓差。2、判斷正誤：A、一個(gè)過(guò)濾周期中，“過(guò)濾時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)能力越大”的見解是正確的。（×）B、某懸浮液被恒壓過(guò)濾時(shí)，若過(guò)濾介質(zhì)阻力忽視不計(jì)，則獲取的濾液量和過(guò)濾時(shí)間的1次方成正比。（√）23、過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中，懸浮液儲(chǔ)槽內(nèi)壁上安裝擋板的目的是（C）A、保護(hù)槽壁；B、增大攪拌功率；C、克制打漩，改良攪拌成效；D、防備結(jié)垢?jìng)鳠釋?shí)驗(yàn)1、對(duì)于本次傳熱實(shí)驗(yàn)（用飽和水蒸氣來(lái)加熱空氣），為有效提升K值，重點(diǎn)在于（A）A、提升管內(nèi)的；B、提升管外的；C、減小垢層熱阻；D、提升管內(nèi)流體流量。2、本實(shí)驗(yàn)中，在通入飽和蒸汽套管間時(shí)要清除不凝性氣體，這是因?yàn)椋˙）、不凝性氣體存在可能會(huì)惹起爆炸。B、不凝性氣體存在會(huì)使蒸汽大大降低。C、不凝性氣體存在會(huì)使空氣大大降低。3、判斷以下的說(shuō)法能否正確A、本次傳熱實(shí)驗(yàn)的空氣流量是用轉(zhuǎn)子流量計(jì)丈量的。（×）第4頁(yè)共14頁(yè)B、在空氣與蒸汽間壁換熱過(guò)程中能夠采納提升蒸汽流速的方法來(lái)提升傳熱速率。（×）C、本實(shí)驗(yàn)用常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣均勻溫度為20℃，則壁溫約為60℃。（×）二、所以剖析法（18分）得分評(píng)卷人在研究無(wú)相變化強(qiáng)迫湍流下的對(duì)流給熱系數(shù)時(shí)，已知其影響要素主假如定性長(zhǎng)度l、流體的流速u、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱Cp和密度。試用因次剖析法把影響的要素概括成幾個(gè)準(zhǔn)數(shù)。提示：（1）影響過(guò)程的獨(dú)立變量有：f(l、u、、、cp、)n7（2）獨(dú)立變量所波及到的基本因次：長(zhǎng)度[L]；時(shí)間[θ]；溫度[T]；質(zhì)量[M]。m=4此中部分因次為：—[ML3T1]；Cp—[L2T12]；—[M3T1]解：將f(l、u、、、cp、)改為冪函數(shù)的形式：Klaubcdcpef（2分）其余因次為：l—[L]；u—[L1]；—[M1L1]；—[ML3]（4分）（1）將上述各物理量的因次代入上式，得（1分）M3T1K[L]a[L1]b[ML11]c[ML3T1]d[L2T12]e[ML3]f第5頁(yè)共14頁(yè)（2）將同樣因次的指數(shù)概括在一同：（1分）M3T1KLabcd2e3fbc3d2eMcdfTdc（3）依據(jù)因次一致性原則，上式等號(hào)兩邊各基本量的因次的指數(shù)必定同樣，可得方程組：對(duì)基本因次[M]:c＋d＋f＝1對(duì)基本因次[θ]:－b－c－3d－2e＝－3（4分）對(duì)基本因次[T]:－d－e＝－1對(duì)基本因次[L]:a＋b－c＋d＋2e－3f＝0（4）設(shè)用此中兩個(gè)末知數(shù)e、f表示為a、b、c、d的函數(shù)，則：（4分）a＝－b＋c－d－2e＋3fa＝f－1b＝3－c－3d－2eb＝fc＝1－d－fc＝e－fd＝1－ed＝1－eα＝Klf-1、uf、μe-f、λ1-e、Cpe、ρf（5）依據(jù)π定理可知，能夠構(gòu)成I=n-m=7-4=3個(gè)無(wú)因次數(shù)群。將同樣指數(shù)的物理量歸在一同，兩邊同時(shí)乘l得：lCPelu)feRef（2分）K()(即：NuKPr三、簡(jiǎn)答題（14分）得分評(píng)卷人1、（4分）在恒壓過(guò)濾過(guò)程中，要保證過(guò)濾常數(shù)為定值，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些問(wèn)題？第6頁(yè)共14頁(yè)答：在恒壓過(guò)濾過(guò)程中，2p1sK，由此式可知，要保證過(guò)濾常數(shù)為定值，r0實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意保持壓力的恒定和懸浮液的溫度不變、懸浮液的濃度不變。（公式、壓力、溫度、濃度每點(diǎn)1分）2、（5分）為何本次離心泵實(shí)驗(yàn)所測(cè)出的管路特征曲線是一條無(wú)顯然截距且近似經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的曲線？答:管路特征曲線方程為：HeABQ2式中：Azpg值的大小決定了曲線的截距，它由管路兩頭實(shí)質(zhì)條件決定。本次實(shí)驗(yàn)時(shí)，0，所以Az，z指管路出口與水箱液面之間的高度，因?yàn)榇烁叨群苄?，所以本次?shí)驗(yàn)的A值很小，靠近于零，所以所測(cè)出的管路特征曲線，是一條無(wú)顯然截距且近似經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的曲線。(B代表管路系統(tǒng)的阻力特征，由管路狀況決定，當(dāng)液體處于高度湍動(dòng)時(shí)，B為常數(shù)。)3、（5分）傳熱實(shí)驗(yàn)中，跟著流量的增大，Re增大，增大，空氣的出口溫度倒是降落的，為何？因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)Kd1Re0.8u0.8，（2分）1d21QKAtmu0.8（1分）第7頁(yè)共14頁(yè)t2t1Q，Qu0.2（2分）ms2cp2ms2cp2所以跟著流量的增大，出口溫度倒是降落的。第8頁(yè)共14頁(yè)四、數(shù)據(jù)辦理（29分）得分評(píng)卷人1、（15分）本實(shí)驗(yàn)使用的離心泵為：WB70/055微型離心泵，流量1.2～7.2m3/h，電機(jī)功率0.55kW，揚(yáng)程13～21m，轉(zhuǎn)速2900r/min，兩測(cè)壓口間的垂直距離為0.45m，吸入管路的直徑為0.025m，清除管路的直徑為0.045m。表1為兩臺(tái)WB70/055微型離心泵并聯(lián)組合辦理后的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表，圖1為該型號(hào)的兩臺(tái)泵并聯(lián)、串連組合的特征曲線。試求：（1）請(qǐng)將表1的第3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)齊，并寫出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程，包含計(jì)算用到的公式、物理量的單位；（2）現(xiàn)有一管路，需將20℃的清水從貯水池送至水塔，已知塔內(nèi)水面高于貯水池水面5m。水塔及貯水池水面恒定不變，均與大氣相通，輸送管路為φ32mm×2mm的鋼管，當(dāng)管路上閥門全開時(shí)管的總長(zhǎng)為40m（包含全部局部阻力在內(nèi)），摩擦要素取0.02。懇求出該管路特征曲線方程，將其畫在圖1中，并議論對(duì)于該管路若采納兩臺(tái)WB70/055微型離心泵串連或并聯(lián)組合來(lái)輸送清水，應(yīng)當(dāng)采納哪一種組合更適合？表1并聯(lián)泵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表Q/(m3/h)ρ/(kg/m3)u出u入序號(hào)P入/MpaP出/Mpa/(m/s)/(m/s)He/m115.780.0190.100999.552.764.4712.0213.850.0140.122999.532.423.9213.8311.720.0090.145999.502.053.3215.849.840.0030.160999.481.722.7916.857.720.0000.175999.481.352.1918.1第9頁(yè)共14頁(yè)He,m5045403530252015105001234567893Q,m/h圖1串、并聯(lián)泵特征曲線圖解：(1)（7分）u入Q11.72/3600/23.32m/s（2分）0.7850.02520.785d2u出Q11.72/36002.05m/s（2分）0.7850.04520.785d2HZ出Z入p出p入u2出u2入g2g（3分）0.45(0.1450.009)1062.0523.322999.509.8129.8115.8m（2）（8分）heAbQ2zpl(Q/0.785d2)2gd2g50.0240Q2（4分）0.02850.785229.8150.2967Q2將其畫在圖上如圖1所示（2分），由圖可得對(duì)于該管路，Q并<Q串,，H并<H串，所以應(yīng)當(dāng)選串連組合。（2分）第10頁(yè)共14頁(yè)2、（14分）傳熱實(shí)驗(yàn)測(cè)得第4點(diǎn)數(shù)據(jù)見表1。定性溫度下空氣密度為1.100[kg/m3]，定壓比熱1005[J/kg.℃]，導(dǎo)熱系數(shù)0.0281[w/m.℃]，粘度1.96×10-5[Pa.s]。換熱管長(zhǎng)度為1.0[m]，管內(nèi)徑0.019[m]，管外徑0.022[m]。管壁和污垢熱阻可忽視不計(jì)。（1）請(qǐng)計(jì)算出該點(diǎn)的Re和Nu的值并填入表2中。（2）請(qǐng)用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)作圖，并整理出NuARem的關(guān)系式。表1傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)空氣入口溫度空氣出口溫度水蒸汽溫度空氣體積流量ｔ(℃)ｔ(℃)T(℃)V（3）12m/s430661000.0104表2傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果序號(hào)1234Re24801293013492039134Nu65.675.186.494.1V0.010436.70m/s（1分）解：（1）u220.785ddu0.01939134（1分）Re1051.96第11頁(yè)共14頁(yè)QMs2Cp2t1.1000.01041005(6630)413.90(w)（1分）tmt2Tstt1=663049.85(℃)（2分）ln1ln[(10030)(10066)]Tst2Kd1Qtm3.14413.9120.19(wm2k1)（1分）l0.022149.852Kd1120.190.022139.17（1分）d20.019Nu2d2139.170.01994.1（1分）0.0281（2）線上取點(diǎn)正確（1分）mlogNu2logNu10.7898（2分）或：用聯(lián)立方程求解：logRe2logRe1Nu1ARe1m線中取Nu100時(shí)，Re42000Nu2mARe2log100loga0.7898log42000解得：m0.7898（2分）2logA3.651logA1.651A0.0222（2分）A0.0222（2分）Nu0.0222Re0.7898（1分）Nu0.0222Re0.7898（1分）第12頁(yè)共14頁(yè)五、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（16分）得分評(píng)卷人現(xiàn)需要用實(shí)驗(yàn)室的板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾含5.0%CaCO3的水懸浮液，并測(cè)定其在5壓強(qiáng)差下的過(guò)濾常數(shù)K和qe。請(qǐng)你寫出測(cè)定過(guò)濾常數(shù)K和qe的實(shí)驗(yàn)原2×10pa理，并設(shè)計(jì)出原始數(shù)據(jù)記錄表。答；依據(jù)恒壓過(guò)濾方程：q22qqK（2分）e將式（1）積分得1q2qe（2分）qKK上式為向來(lái)線方程。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在5壓強(qiáng)差下進(jìn)行過(guò)濾，測(cè)出過(guò)濾時(shí)pa間及濾液累計(jì)量V的數(shù)據(jù)（見表1），經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)辦理，而后在直角坐標(biāo)紙上標(biāo)繪對(duì)q的關(guān)系，所得直線斜率為1，截距為2qe