10环境《化工原理实验》(上)试卷(A)

福州大学2012〜2013学年第一学期考试A卷（评分标准）课程名称 化工原理实验B（上） 考试日期 2012・12・考生姓名 学号 专业或类别10环境工程题号—一二三四五.六七八总分累分人签名题分2917142416100得分考生注意事项：1、本试卷共」2页，请查看试卷中是否有缺页。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。教师注意事项：如果整门课程由一个教师评卷的，只需在累分人栏目签名，题首的评卷人栏目可不签名一、填空、选择、判断题（每个空或每个选项1分，共29分）得分评卷人绪论部分1、化工原理实验属于 工程实验 范畴，其实验的研究方法除因次分析法外,还有 直接实验法 和 。2、因次分析法的基本理论依据是 因次一致性原则和 n定理 。3、判断题：A、 y值为0.0005〜0.1x值为14〜10,所以选用双对数坐标比较合适；（V）B、 y值为0.75〜0.87x值为1X104〜10,所以选用单对数坐标比较合适;（V）C、对于y二axb函数关系，选择单对数坐标系比较合适。 （X）D、对于y=ae&函数关系，选择双对数坐标系比较合适； （X）离心泵实验1、 在一输送系统中，改变离心泵出口阀门开度，不会影响（C）A、管路特性曲线 B、管路所需压头C、泵的特性曲线 D、泵的工作点2、 离心泵开动前必须充满液体是为了防止气缚现象的发生。3、 关于二台同型号离心泵的组合操作，判断以下说法的正误（正确的打“V”错误的打“X” ）A、 对低阻管路，串联泵流量、扬程小于并联泵的流量、扬程（V）B、 对高阻管路，并联泵流量、扬程大于串联泵的流量、扬程（X）C、 若管路两端的势能大于泵所能提供的最大压头，则必须用并联操作（X）过滤实验1、 过滤推动力一般是指（B）A过滤介质两边的压差；B过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差；C滤饼两面的压差；D液体进出过滤机的压差。2、在恒压过滤实验中，要保证所测实验点△ q〜q为一直线，以下哪些参数

必须保持恒定（ACD）A、悬浮液浓度；B、过滤速率；C、过滤压力； D、悬浮液温度。3、本次实验板框过滤机框的直径和厚度分别是0.128m、0.018m，满框时的滤饼体积是 0.00023m3、过滤面积为 0.0257m2。传热实验1、管壁及污垢热阻可忽略，对薄管壁来说，当两流体对流传热系数相差悬殊时关键在于（如a>>a），为有效提咼K值，关键在于B、提咼B、提咼a；(V)1A、提咼a；（X）2C、减小垢层热阻；（XD、提高管内流体流量。（X）2、进行传热实验数据处理时,是根据_温度来计算或查表获得人、P、PC、减小垢层热阻；（XD、提高管内流体流量。（X）2、进行传热实验数据处理时,是根据_温度来计算或查表获得人、P、P、cp这四个物性参数,该温度在本次试验中是由 （t1+t2）/2 来求得的。3、判断下列的说法是否正确A、本次传热实验的空气流量是用转子流量计测量的。（X）B、在空气与蒸汽间壁换热过程中可以采用提高蒸汽流速的方法来提高传热速率。（X）C、本实验用常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20°C，则壁温约为60°C。（X）二、因此分析法（17分）得分评卷人在研究无相变化强制湍流下的对流给热系数a时，已知其影响因素主要是定性长度I、流体的流速u、粘度卩、导热系数九、比热Cp和密度p。试用因次分析法把影响a的因素归纳成几个准数。提示：（1）影响过程的独立变量有：a=f（1、u、卩、九、c、p） n=7p（2）独立变量所涉及到的基本因次：长度[L]；时间[8]；温度[T]；质量[M]。m=4其中部分因次为：九一[ML0-3T-1]；Cp—[L2T-10-2]；a—[M0-3T-1]解：将a=f（1、u、卩、九、c、p）改为幂函数的形式：pTOC\o"1-5"\h\za=Klaub卩c九dcepf （2分）p其它因次为：l—[L]；u—[L0-1]；卩一[M0-1L-1]；p—[ML-3]（4分）（1）将上述各物理量的因次代入上式，得 （1分）M0-3T-1=K[L]a[L0-1]b[ML-10-1]c[ML0-3T-1]d[LT-10-2]e[ML-3]f（2）将相同因次的指数归纳在一起： （1分）^^0-3T-1=KLa+b-c+d+2e-3f0-b-c-3d一c+d+fT一d-c（3） 根据因次一致性原则，上式等号两边各基本量的因次的指数必然相同，可得方程组：对基本因次[M]:c+d+f=1对基本因次£]：-b-c-3d-2e=-3 （4分）对基本因次[T]:-d-e=-1对基本因次[L]:a+b-c+d+2e-3f=0（4）设用其中两个末知数e、f表示为a、b、c、d的函数，贝V： （4分）a=—b+c—d—2e+3f a=f—1b=3—c—3d—2e b=fc=l—d—f c=e—fd=l—e d=l—ea=KlfT、Uf、|Je-f、入1-e、Cpe、pf（5）根据n定理可知，可以组成I=n-m=7-4=3个无因次数群。将相同指数的物理量归在一起，两边同时乘—得：九空二K（Cp^）e（塑）f 即：Nu=KPreRef （1分）三、简答题（14分）得分评卷人1、（5分）同一种物料（可压缩滤饼），滤浆的浓度一样，在同一台过滤机的不同过滤压力下进行恒压过滤，达到满框时所得到的滤液量是否一样？达到满框时的过滤时间是否相同？为什么？答：若滤饼为可压缩滤饼，过滤压力大时，滤饼的孔隙率就小，含水量少，因此在滤浆浓度一样时，过滤压力大则达到满框时所得到的滤液量多（3分）。过滤压力大时，过滤速度快，达到满框时的过滤时间就短。（2分）2、（4分）离心泵的流量可用出口管路上的阀门来调节，阀门调节流量的优缺点是什么？优点：迅速、方便，可在某一最大流量与零之间随意变动。 （2分）缺点：当减小阀门来调节流量时，要比实际多消耗动力，并可能使泵在离设计点较远的低效区工作。 （2分）3、（5分）传热实验中，随着流量的增大，Re增大，«增大，空气的出口温度却是下降的，为什么？因为本次实验Kd 门uaixaxReo.8xu0.8，id i2（2分）Q=KAAtxu0.8m（1分）Q Qt=t+ ， —2 1me mes2p2 s2p2xu-0.2（2分）所以随着流量的增大，出口温度却是下降的。

四、数据处理(24分)得分评卷人1、(14分)传热实验测得第4点数据见表1。定性温度下空气密度为1.100[kg/m3]，定压比热1005[J/kg.口,导热系数0.0281[w/m.0,粘度1.96X10-5[Pa.s]。换热管长度为1.0[m]，管内径0.019[m]，管外径0.022[m]。管壁和污垢热阻可忽略不计。请计算出该点的Re和Nu的值并填入表2中。请用双对数坐标作图，并整理出NuARem的关联式。表1传热实验数据序号空气进口温度空气出口温度水蒸汽温度空气体积流量t(°C)1t(C)2T(C)V(m3/s)430661000.0104解:（1）解:（1）u=V= 0.0104 =36.70m/s0.785d2 0.0785x0.0192dup0.019x36.70x1.100Re= = =39134（1分）（1分）1.96x10-5Q=MxCpxAt=1.100x0.0104x1005x（66—30）=413.90（w） （1分）s2 2宀= g =49.85（°C）宀= g =49.85（°C）ln〜 ln［（100—30）（100—66）］TS-t2Q66-30（2分）413.9K=兀xdxlxAt 3.14x0.022x1x49.851 m=120.19（w-m-2-k-1） （1分）/120190.022/120190.022a=K=120.19x=139.172d 0.0192（1分）NU="2忌=139.17X册=94.1（2）线上取点正确（1分）（1分）logNu-logNulogNu-logNu 2、、m= 2 4=0.7898（2分）logRe—logRe2 1线中取Nu=100时，Re=42000log100=loga+0.7898log420002=logA+3.651 logA=-1.651（2分）A=0.0222或：用联立方程求解：Nu=ARem1 1Nu=ARem2 2解得:m=0.7898（2分）A=0.0222（2分）Nu=0.0222Re0.7898（1分）Nu=Nu=0.0222Re0.7898（1分）2、（10分）分别在Ap、Ap、Ap三种不同压差下进行恒压过滤实验，得到1 2 3A齐Aq〜q关系如下图所示。（1） 请写出Ap、Ap、Ap的大小顺序。1 2 3（2） 写出过滤压差为Ap时的恒压过滤方程（计算过程要写出）。3（3） 过滤实验所测的最后一个实验数据点通常是偏高，为什么？

45D00040D005300300052-001545D00040D005300300052-0015oOoOflS&Oar(1)ApVApVAp（2分）12 3A022A0(2)q+qApK KeApK=2—2.3x10-4（2分）答:8545.7q+648.97q=648.97=0.076(1分)e8545.7q2+0.152q=2.3x10-40(1分)（3）过滤实验所测的最后一个实验数据点通常是偏高，这是因为过滤至快满框时，从过滤机中流出的滤液越来越少，也即快满框时，Aq变化不大，而A0却增加得很快，使得学值增大很多，误差变大。（4分）Aq五、实验方案设计（16分）得分评卷人现需要测定两台同型号离心泵串联的H〜Q曲线。请你完成下列设计任务:1、 将实验装置流程图补充完整。2、 设计出测定H〜Q曲线的实验原始数据记录表。图1离心泵串联实验装置流程示意图1— 2— 3—4— 5— 6—7—评分标准：1、流程图：8分串联和7个项目，各1分。