化工原理上册期中试卷答案.pdf

1 华东理工大学 20112012 学年第一学期 华东理工大学 20112012 学年第一学期 化工原理课程期中考试试卷（上册） 2011.11 化工原理课程期中考试试卷（上册） 2011.11 开课学院：化工学院，专业：09 大面积，考试形式：闭卷，所需时间：120 分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师： 题序 一 二 三 四 五 六 总 分 % 30 10 8 12 20 20 100 得分 评卷人 一、填空题（共 30 分，每空格 1 分） 1、流体的连续性假定是指流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空 间的连续介质。 2、理想流体是指： 黏度为零的流体 ；非牛顿流体是指： 层流时不服从牛顿黏性定律 的流体 。 3、某流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布是抛物线型曲线，其管中心处最大流 速为平均流速的 2 倍，动能校正系数值为 2，摩擦系数与 Re 的关系为=64/Re。 4、黏度的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。气体的黏度随温度的升高而 增大, 水的黏度随温度的升高而减小。 常温下水的黏度为 110-3 Pa.s，空气的黏度为 1.810-5 Pa.s 。 5、测气体用的转子流量计上的刻度是用 20、101.3kPa 的空气进行标定的，测液体用的 转子流量计上的刻度是用 20的水进行标定的。 6、离心泵叶轮采用后弯叶片是因为 能量利用率高 。 7、离心式通风机向单位体积流体提供的能量称为该风机的全风压。全风压由静风压和动 风压两部分组成。 8、旋桨式搅拌器的特点是流量大，压头低；涡轮式搅拌器的特点是流量小，压头高。提 高搅拌器中流体湍动的措施有提高搅拌器的转速、 阻止液体的圆周运动和安装导流筒。 9、请列举化工原理课程中介绍的常用工程问题处理方法（至少三种） ：因次分析法，分解 与综合法，数学模型法，解析法。 2 注意：五、六学分不同（以下第注意：五、六学分不同（以下第 10 题五学分必做；第题五学分必做；第 11、12 题六学分必做）题六学分必做） 10、流体运动通常有两种考察方法，即 拉格朗日法 和 欧拉法 ，流线是用_欧拉法 考 察得到的，轨线是用 拉格朗日法 考察得到的。 11、请列举非牛顿流体的三种弹性行为：爬杆效应，挤出胀大，无管虹吸。 12、湍流减阻现象是指_水或有机物中加入微量高分子物而成为稀溶液时，可以明显降低 它在湍流流动时阻力的现象。 二、选择题（共 10 分，每空格 2 分） 1、如右图所示，连接 A、B 两截面间的压差计的读数 R 表示了（ C ）的大小。 A、 图中 A、B 间的阻力损失 HfAB B、 图中 A、B 间的压强差P C、 图中 A、B 间的阻力损失及动压头差之和 D、 图中 A、B 间的动压头差guu BA 2/ )( 22 2、有两种说法：(1)往复泵启动不需要灌水；(2)往复泵的流量随扬 程增大而减小，则： （ C ） 。 A、 两种说法都对 B、 两种说法都不对 C、 说法(1)对，说法(2)不对 D、说法(2)对，说法(1)不对 3、当截面位于均匀流段时，截面上各点的（ D ） A、压强相等 B、动能相等 C、总机械能相等 D、总势能相等 4、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵将发生（ B ）现象。 A、气缚 B、气蚀 C、气浮 D、气蚀和气蚀 5、用离心通风机将空气输入加热器中，由 20加热至 140。该通风机安于加热器前， 或加热器后,则 ( D )。 A、 输送的流量不变 B、 需要的全风压不变 C、需要的全风压不变，但流量要变 D、 输送的流量和需要的全风压都要变 3 三、计算（共 8 分） 如图所示，质量为 5kg、面积为 4045 2 cm的一块木板沿着涂有滑油的斜面等速向下 运动。已知 u=1m/s，=1mm（油膜厚度） 。求滑油的黏度，以 P 为单位表示。 解： 木板重力沿运动方向的分力为： =F59.815/13=18.87 N （2 分） 木板所受的剪应力为： 83.104)45. 040. 0/(87.18/=XAF （3分） 黏度为： PmsN dydu 048. 1/.1048. 0 001. 0/1 83.104 / 2 = （3分） 4 四、计算题 （共12分） 如图示，离心泵从水槽抽水，水库里的水通过连接管向水槽补充水，保持水槽液面的 液位恒定。已知：水库里液面的液位保持恒定，泵的吸入管长10m，连接管长20m，两管 内径均100mm，摩擦系数均为0.03，两管入口均装相同滤网，泵吸入管有一个弯头，阻 力系数1=0.3。 泵进口处真空度6mH2O， 水流量50.8m3/h。 试求滤网的局部阻力系数2 。 解： 管内流速： sm ud q u V /80. 1 10. 0785. 0 3600/8 .50 4 2 2 = = （2分） 由水库至水槽液面间列机械能衡算式： 2 )1 ( 2 1 2 u d lp bg p aa +=+ 165. 0)7() 81. 92 80. 1 ) 1 . 0 20 03. 01 ( 2 )1 ( 2 2 2 2 1 2 += +=+= g u d l b （4分） 由水槽面至泵吸入口截面间列机械能衡算式: 2 )( 2 )( 2 2 21 2 3 u d lu hb ppa += 2 )1 ()( 2 2 21 3 u d l g pp hb a + =+ 165. 0) 3 . 4(6) 81. 92 80. 1 ) 1 . 0 10 03. 03 . 01 (62 2 2 2 += +=+b （4分） 两式联立，得： 47. 6 2 = （2分） 5 五、计算题（共20分） 蓄水箱中的水经过水管在水平方向射出，如附图所示。已知Z1=15m，Z2=Z3=6.5m， d2=20mm，d3=10mm，水流经d2管段的直管阻力损失为2mH2O，流经d3管段的直管阻力 损失为1mH2O，求： （1） 、d3管段出口处的流速u3；(两次突然缩小,值均取0.5) （10分） （2） 、d2管段接近管口2-2截面处的流速u2及压强P2； （7分） （3） 、水射到地面处与管口3-3截面处的水平距离X（3分） （1）在截面1-3间列机械能衡算式： 31 2 3 3 3 2 1 1 1 22 +=+ f h u gz pu gz p （3分） 31 pp =Q ， u1=0, 2 2 3 2 23 4)(u d d uu= （2分） ) 12 2 5 . 0 2 5 . 0( 2 2 3 2 2 2 3 31 += g u g u g u zz （3分） ) 12 2 5 . 0 24 5 . 0( 2 5 . 615 2 3 2 2 3 2 3 + += g u g u g u smu/395. 8 3 = （2分） （2）smu d d uu/099. 225. 0)( 3 2 2 3 32 = （1分） 在截面1-2间列机械能衡算式： 21 2 2 2 2 2 1 1 1 22 +=+ f h u gz pu gz p （3分） a pp = 1 Q ， u1=0, 6 2 2 )( 2 2 21 2 = g u zz g pp a OmH2 2 275. 62 81. 92 099. 2 )5 . 615(= = )(10156. 6 6 2 表压papp a = （3分） (3) 2 3 2 1 gtz = （2分） 1.15s 9.81 6.52 g 2z t 3 = = mtuX65. 915. 1395. 8 3 = （1分） 7 六、计算题（20分） 图示输水管路，用离心泵将江水输送至常压高位槽。已知吸入管直径703mm，管 长lAB=15m，压出管直径603mm，管长lCD=75m（管长均包括局部阻力的当量长度） ， 摩擦系数均为0.03，=10m，离心泵特性曲线为He=30-6104 2 v q，式中He：m； v q： m3/s。试求： 1、管路流量为多少m3/h； （10分） 2、离心泵的有效功率； （5分） 3、 旱季江面下降后， 管路流量、B处的真空表和C处的压力表读数各有什么变化 （定 性分析）？ （5分） 解： （1） 管路特性方程： 2 5252 2 5 2 2 2 5 1 2 1 ) 054. 081. 914. 3 7503. 08 064. 081. 914. 3 1503. 08 (10) 88 ( Vv qq gd l gd l g p zH + +=+ += 2 54 )10053. 410466. 3(10 V qH+= （6分） 泵的特性方程： 2 4 10630 V qHe= HH e = （2分） 2 4 2 5 10630104 . 410 VV qq=+ hmsmqV