浙江工業(yè)大學(xué)化工原理期中考試試題及參考答案

浙江工業(yè)大學(xué)期中考試命題稿2015/2016學(xué)年第1學(xué)期課程名稱化工原理C使用班級(jí)環(huán)工13、環(huán)科13、材料13、化藥13、生物制藥13、應(yīng)化13等教師份數(shù)10學(xué)生份數(shù)520命題人張頌紅審核人聶勇命題總頁(yè)數(shù)3頁(yè)每份試卷需用白紙3大張命題注意事項(xiàng)：一、命題稿請(qǐng)用A4紙電腦打印，或用教務(wù)處印刷的命題紙，并用黑墨水書寫，保持字跡清晰，頁(yè)碼完整。二、兩份試題必須同等要求，卷面上不要注明A、B字樣，由教務(wù)處抽定A、B卷。三、命題稿必須經(jīng)學(xué)院審核，并在考試前兩周交教務(wù)處。浙江工業(yè)大學(xué)2015/2016學(xué)年第一學(xué)期期中試卷課程化工原理C姓名___________________________班級(jí)環(huán)工13、環(huán)科13、材料13、化藥13、生物制藥13、應(yīng)化13等題序一二三四五總評(píng)計(jì)分一、選擇題（每題1分，共15分）1、層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：___A_____。A)湍流流速>層流流速；B)流道截面大的為湍流，截面小的為層流；C)層流的雷諾數(shù)<湍流的雷諾數(shù)；D)層流無(wú)徑向脈動(dòng)，而湍流有徑向脈動(dòng)。2、在完全湍流(阻力平方區(qū))時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)λ數(shù)值___C_____。A)與光滑管一樣；B)只取決于Re；C)只取決于相對(duì)粗糙度；D)與粗糙度無(wú)關(guān)。3、層流底層越薄____C______。A)近壁面速度梯度越小B)流動(dòng)阻力越小C)流動(dòng)阻力越大D)流體湍動(dòng)程度越小4、如圖所示，連接A、B兩截面間的壓差計(jì)的讀數(shù)R表示了C的大小。A)A、B間的壓頭損失HfABB)A、B間的壓強(qiáng)差△PC)A、B間的壓頭損失及動(dòng)壓頭差之和D)A、B間的動(dòng)壓頭差(uA2－uB2)/2g5、某同學(xué)進(jìn)行離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)，啟動(dòng)泵后，出水管不出水，泵進(jìn)口處真空計(jì)指示真空度很高，他對(duì)故障原因作出了正確判斷，排除了故障，你認(rèn)為以下可能的原因中，哪一個(gè)是真正的原因CA)水溫太高B)真空計(jì)壞了C)吸入管路堵塞D)排出管路堵塞6、離心泵開(kāi)動(dòng)以前必須充滿液體是為了防止發(fā)生AA)氣縛現(xiàn)象B)汽蝕現(xiàn)象C)汽化現(xiàn)象D)氣浮現(xiàn)象7、離心泵的工作點(diǎn)DA)由泵銘牌上的流量和揚(yáng)程所決定B)即泵的最大效率所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)C)由泵的特性曲線所決定D)是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)第1頁(yè)浙江工業(yè)大學(xué)考試命題紙8、在測(cè)定離心泵特性曲線時(shí)下面的安裝是錯(cuò)誤的BA)泵進(jìn)口處安真空表B)進(jìn)口管路上安節(jié)流式流量計(jì)C)泵出口處安壓力表D)出口管路上安調(diào)節(jié)閥9、將1000m3/h的各車間回水送往水冷卻塔,宜選用AA)離心泵B)往復(fù)泵C)齒輪泵D)噴射泵。10、往復(fù)泵適用于CA)大流量且流量要求特別均勻的場(chǎng)合B)介質(zhì)腐蝕性特別強(qiáng)的場(chǎng)合C)流量較小，揚(yáng)程較高的場(chǎng)合D)投資較小的場(chǎng)合11、在蒸汽冷凝中，不凝氣體的存在對(duì)α的影響是BA)使α值升高B)使α值大大降低C)使α值有一定影響D)對(duì)α值無(wú)影響12、沸騰傳熱的過(guò)熱度增大，其傳熱系數(shù)CA)增大B)減小C)只在某范圍變大D)沸騰傳熱系數(shù)與過(guò)熱度無(wú)關(guān)13、在間壁換熱器中，當(dāng)兩流體均變溫時(shí)，管程采用折流的目的是AA)提高KB)提高tmC)增加傳熱面積AD)使K和A均增加14、在空氣和蒸汽間壁換熱過(guò)程中可采取C方法來(lái)提高傳熱速率最合理。A)提高蒸汽流速B)采用過(guò)熱蒸汽以提高蒸汽的溫度C)提高空氣流速D)將蒸汽流速和空氣流速都提高15、因次分析法的目的在于CA)得到各變量間的確切定量關(guān)系。B)得到各無(wú)因次數(shù)群的確切定量關(guān)系。C)用無(wú)因次數(shù)群代替變量,使實(shí)驗(yàn)與關(guān)聯(lián)工作簡(jiǎn)化。D)用無(wú)因次數(shù)群代替變量,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠。二、填空題（每空1分，共15分）1、米糠油在管中作層流流動(dòng)，若流量不變，ｄ、ｌ不變，油溫升高，粘度為原來(lái)的1/2，則摩擦阻力損失_____1/2___。2、真空度與絕對(duì)壓強(qiáng)的關(guān)系是___p絕=pa－p真_____________。3、U形管差壓計(jì)用水（密度為1000kg/m3）作指示液，測(cè)量氣體管道中的壓降，若指示液讀數(shù)R=20mm，則表示壓降為_(kāi)__196.2______Pa，為使R讀數(shù)增大，而△P值不變，應(yīng)更換一種密度比水_____輕_________的指示液。4、測(cè)流體流量時(shí)，隨著流體流量增加，孔板流量計(jì)兩側(cè)壓差值將_____增大_________，若改用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量，當(dāng)流量增大時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端壓差值將________不變_________。（增大，不變或減?。?、離心泵常采用______閥門___________調(diào)節(jié)流量，往復(fù)泵常采用______旁路___________調(diào)節(jié)流量。6、由多層等厚平壁構(gòu)成的導(dǎo)熱壁面中,所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，則該壁面的熱阻就愈____小_______,其兩側(cè)的溫度差愈___小________。第2頁(yè)浙江工業(yè)大學(xué)考試命題紙7、在確定列管換熱器冷熱流體的流動(dòng)通道時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，蒸汽走_(dá)__殼程___，有腐蝕性流體走_(dá)_管內(nèi)__。8、在工廠中，定期清洗換熱器，目的是____減少污垢熱阻_______.9、在傳熱實(shí)驗(yàn)中，用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù)K接近于_____空氣________側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于___________水蒸汽________側(cè)流體的溫度。三、計(jì)算題（30分）如圖所示輸水系統(tǒng)，泵出口處與輸送水面垂直高度為2m，與高位槽液面垂直高度為18m，已知:管路總長(zhǎng)度(包括所有局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度)為100m，壓出管路總長(zhǎng)(包括所有局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度)為80m,管路摩擦系數(shù)λ=0.025，管子內(nèi)徑為0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3，泵的效率為0.8，輸水量為10m3/h，求：1）完成上述輸送任務(wù)所需要的泵壓頭；2）泵的軸功率；3）若泵出口處與水面垂直高度為2m，則壓力表的讀數(shù)為多少KPa？(1)Ms=10×1000/3600=2.778kg/s（1）We--泵對(duì)單位質(zhì)量流體所做的有效功。為此：選取1-1與2-2截面，并以1-1截面的基準(zhǔn)面。在兩截面間做能量衡算：Z1+(p1/ρg)+(u12/2g)+he=Z2+(p2/ρg)+(u22/2g)+Σhf（4）∵Z1=0Z2=2+18=20mp1=p2=0(表壓)u1=u2=0（2）則能量衡算方程化簡(jiǎn)為：he=Z2+Σhf（1）Σhf=λ(ΣL/d)(u2/2g)（3）u=(V/3600)/[(π/4)d2]=(10/3600)/(0.7852×0.052)=1.415m/s（2）Σhf=0.025×(100/0.05)(1.4152/2g)=5.11m（2）he=Z2+Σhf=20+5.11=25.11m(2)(2)Ne=Msghe=2.778×9.8×25.11=683.6J/s=683.6W(3)N軸=Ne/η=683.6/0.8=854.5W(1)(3)就3-3與2-2截面做能量衡算，并取3-3為基準(zhǔn)面：gZ3+(p3/ρ)+(u32/2)=gZ2+(p2/ρ)+(u22/2)+Wf(3)∵Z3=0Z2=18mp2=0(表)u2=0u3=u=1.415m/s(2)∴p3/ρ=gZ2+Wf-(u32/2)(3)=9.81×18+λ(ｌ/d)(u32/2)-(u32/2)=176.58+0.025(80/0.05)×(1.4152/2)-(1.4152/2)=176.58+40.04-1.0=215.62J/kgp3=ρ×215.62=215620Pa(1)四、計(jì)算題（10分）用一離心泵自水井抽水，若水流量為20m3/h，吸入管壓頭損失0.2m液柱。假設(shè)泵的允許氣蝕余量為3m，由于抽水過(guò)程井中水面漸漸下降，試問(wèn)：至多只允許水面下降到離泵入口軸線幾米處泵就不能正常操作？簡(jiǎn)述水進(jìn)入管路后在吸入管路內(nèi)的機(jī)械能變化過(guò)程。(注：假定隨著井中水面下降，泵的調(diào)節(jié)閥逐漸開(kāi)大，能保證流量穩(wěn)定在20m3/h，水的密度為998.2kg/m3，飽和蒸汽壓為2338.43Pa，液面壓力為1atm。)答：用安裝高度計(jì)算式得到允許安裝高度為6.9米，所以允許水面下降到離泵入口軸線6.9米處泵就不能正常操作.(2)（1）[Z]=(5)=(2+1)（2）在吸入管路內(nèi)列機(jī)械能衡算方程：Et1=Et2+Wf，故機(jī)械能減小。五、計(jì)算題（30分）有一套管換熱器由φ57×3.5mm與φ89×4.5mm鋼管組成，5000kg/h的甲醇在內(nèi)管中流動(dòng),其溫度由60℃冷卻至30℃,甲醇對(duì)內(nèi)管壁的對(duì)流傳熱系數(shù)為α1=1500w/m2K冷卻水在環(huán)隙內(nèi)流動(dòng),其進(jìn)、出口溫度分別為20℃和35℃,甲醇和冷卻水逆流操作,忽略熱損失及垢層熱阻,試求:冷卻水用量(kg/h)；2）冷卻水在環(huán)隙內(nèi)流動(dòng)的對(duì)流傳熱系數(shù)（Pr＝cpμ/λ，當(dāng)量直徑de=4×流通面積/潤(rùn)濕周長(zhǎng)，設(shè)對(duì)流傳熱系數(shù)滿足迪圖斯公式）；3）總傳熱系數(shù)K；4）所需套管長(zhǎng)度。甲醇物性數(shù)據(jù)為:cp1=2.6kJ/kg.K,冷卻水物性數(shù)據(jù)為:cp2=4.18kJ/kg.K，ρ=996.3kg/m3,λ2=0.603w/m.K,μ=0.845×10-3Pa.S鋼導(dǎo)熱系數(shù):λ=45w/m.K答：(1)冷卻水用量由熱衡算式求得,即:Ms2×4.18×103×(35-20)=(5000/3600)×2.6×103×(60-30)=1.08×105W(3)解得:Ms2=1.73kg/s=6220kg/h(1)(2)用傳熱速率公式計(jì)算管長(zhǎng)LQ=Ko.Ao.△tm=Koπ.do.L.△tm(2)其中△tm=[(60-35)/(30-20)]/ln[(60-35)/(30-20)]=16.4℃(3)Uo=6220/[3600×996.3×π/4×(0.082-0.0572)]=0.7m/s(2)de=0.08-0.057=0.023m=（4×流通面積）/浸潤(rùn)周邊=4×（1π/4）(0.082-0.0572)/π/(0.08+0.057)=0.023m(4)Re=0.023×0.7×996.3/(0.845×103)=18983(3)Pr