1993年浙江大学考研化工原理真题及答案.doc

1993年（共七大题，14小题）1（10分）已知50下水的饱和蒸汽压为15kPa,对于如图所示,在101.3kPa大气压下操作的虹吸管,试求能正常进行虹吸操作的最大高度H。计算时,可略去摩擦阻力,水的密度取1000kg/m3。50,=1000kg/m3,Ps=15kPa,P0=101.3kPa,求maxSOLU:在间进行计算，忽略摩擦阻力Z0+u02/2g+P0/g= Z1+u12/2g+P1/g u1g(H-1)0.5在2间划定衡算范围，则Z0+u02/2g+P0/g= Z+u2/2g+P/g 此时Z0，u0，Zuu1，Ps （P0Ps）g（Z2Z）+ u12/2g即 （101.315）10310009.811+ H-1，得 max=8.797m所以 能正常操作虹吸管的最大高度约8.8m2（12分）有A,B两个水库,水库A的水面比B的高。两水库间原铺有管径为d1的管路,其输水量为Q。现需将输水量以加一倍。设水位的高低、管线的长度,管线上的局部阻力系数,都没有改变。问如将旧管拆除,换以直径为d2的较粗管路,d2需为d1的多少倍,才能满足流量加倍的需求。设新旧管路都牌水的湍流状态,管线可认为是水力学光滑的。d1, Q2Q, d2/d1=?(湍流状态，光滑)。SOLU: 原来状态下，划定间衡算范围，则=1(L/d1)(u12/2g),u1=4Q/d12, 1=0.3146/(d1u1/)0.25现在条件下，(L/d)(u2/2g)，u=4（Q）/d2, =0.3146/(du/)0.25 由上面两式，求出d2d11.63（12分）两年水槽A、B之间,铺有内直径为50 mm,长度为100 m的管线,B槽内的水位高于A槽内水位10 m。现用一泵将水从A槽送往B槽,泵输给水的功率是1kW。管线上的局部阻力可以不计,管线的绝对粗糙度为=0.2mm,摩擦系数=4f=1/2log10(R/)+1.742其中R为管的半径。试计算输水量以m3/h表示之。d=50mm, L=100m, H=10m, N=1kW,局部阻力不计,=0.2, =4f=1/2Lg(R/)+1.742 , (R-管半径), 求Q(m3/hr)SOLU: =4f=1/2Lg(25/0.2)+1.742=0.03 划定0-1范围, 得 He= H + Hf0-1 , N=gHeQ N/gQ=H+( L/d)(u2/2g) , u=4Q/ d2 , 解出 Q=0.0043m3/s=15.48m3/h 即输水量为 15.48m3/h4（12分）一直径为0.5 mm长为2 m的金属导线,其材料的导热系数为20W/(mK),外包有厚度为1mm的绝缘层,绝缘层的导热系数为0.2W/(mK)。金属导线的电阻为10欧姆,导线上通过的电流为2安培。导线置于温度为20的空气中,空气对导线壁的对流传热系数为10 W/(m2K)。试求金属线和绝缘层的界面上的温度。d0=0.5mm, L=2m, 1=20W/mK, d1=1mm, 2=0.2W/mK, R=10 ,I=2A, t0=20 , =10W/m2K, 求: tSOLU:由于导线直径小于绝缘层厚度，则看作是平壁导热 Q=I2R=40W, Q=AO(TW/100)4-(T0/100)4=(T-TW)/(dO/1Am1) +(d1/2Am2)=(T-T)/(dO/1Am1)=(T-TW)/(d1/2Am2) TW=425.7K, tW=152.7 ,T=429.7K, t=156.7 即金属线和绝缘层的界面上温度为156.7 .5（15分）用一直径为0.3mm的热电偶来测量直径为250mm的管道内流动着的热空气的温度。已知热电偶的温度读数为800,热电偶外壁的黑度为0.8。输气管管壁的温度为540,管道壁面的黑度为0.7。如气流对热电偶壁的对流传热系数为110 W/(m2K),辐射的斯蒂芬-玻尔茨曼常数（即）为5.6710-8 W/(m2K4)。试估算由于存在辐射所造成的测量气体温度的误差。并讨论减小测量误差的方法。d0=0.3mm, D=250mm,T1=800 1=0.8, TW=540, 2=0.7, 1=110w/m2.k,Co=5.6710-8W/mK4 求：测量误差，并讨论减小测量误差的方法。SOLU:q=1(Tg-T1)A= Co(T1/100)4- (TW/100)4A Tg= T1+ Co(T1/100)4- (TW/100)4 =(800+273)+(0.5965.67)/110(800+273.15)/1004 - (540+273.15)/1004 =1346.3K 其中 （1+2-1）=0.596 所以 测量误差为 (1346.3-1073.15)/1346.3100%=20.287%减小测量误差的方法主要有：降低热电偶的黑度1，提高气体对热电偶的局部给热系数，加强管道保温措施以及提高壁温等都可减小测量误差。6（15分）有一由易挥发组分A和难挥发组分B所组成的均相混合液,欲用精馏方法将其部分提纯。已知相对挥发度AB=2,进料为含A、B各0.5摩尔分率,气、液各占一半的汽-液混合物。塔顶产品中含A 0.9摩尔百分率。试求最小回流比Rm