环境《化工原理实验》(上)试卷(A)答案

福州大学2011~2012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2011.12.29

考生姓名学号专业或类别09环境工程

题号">二三四五六七八总分累分人

签名

题分2318142916100

得分

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一、填空、选择、判断题（每个空或每个选项1分，共23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

和数学模型法。

2、因次分析法的目的在于（C）

A、得到各变量间的确切定量关系；

B、得到各无因次数群确切的定时关系；

C、用无因次数群代替变量，使实验及关联工作简化；

D、用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

3、判断题：（正确的打“J”错误的打“X”）

A、y值为0.008〜0.1,x值为1炉〜1C所以选用双对数坐标比较合适；（V）

B、y值为0.55〜0.66,x值为5X10：'〜此所以选）卜惮对数坐标比较合适；（J）

C、对于y=axb函数关系，选择单对数坐标系比较合适c（X）

离心泵实验

1、离心泵实验结束时，应（A）

A、先关出口阀后停电；B、先停电后关出口阀；

C、先关出口阀或先停电均可。

2、关于二台同型号离心泵的组合操作，判断以下说法的正误

A、对低阻管路，串联泵流量、扬程小于并联泵的流量、扬程（J）

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）

3、离心泵开动前必须充满液体是为了防止气缚现象的发生。

4、离心泵铭牌上标明的是泵在泵效率最高时的主要性能参数。

离心泵启动时应该关闭出口阀,其原因是会发生电机起动电流过大.

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过渡介质及滤饼构成的过滤层两边的压差；

C滤饼两面的压差；

I）液体进出过滤机的压差。

2,判断正误：

A、一个过滤周期中，”过滤时间越长，生产能力越大”的看法是正确的。（X）

1

B、某悬浮液被恒压过滤时，若过滤介质阻力忽略不计，则获得的滤液量和过滤时间的一次方成

2

正比。（v）

3、过滤实验中，悬浮液储槽内壁上安装挡板的目的是（C）

A、保护槽壁；B、增大搅拌功率；

C、抑制打漩，改善搅拌效果；D、防止结垢

传热实验

1、对于本次传热实验（用饱和水蒸气来加热空气），为有效提高/值，关键

在于（A）

A、提高管内的a；B、提高管外的a；

C、减小垢层热阻；D、提高管内流体流量。

2、本实验中，在通入饱和蒸汽套管间时要排除不凝性气体，这是因为（B）

A、不凝性气体存在可能会引起爆炸。

B.不凝性气休存在会使蒸汽大大降低.

C、不凝性气体存在会使空气大大降低。

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、在空气及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20C,则壁温约为

60℃o（X）

二、因此分析法（18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/、流体的流速

〃、粘度〃、导热系数4、比热C"和密度夕。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=/（/>u、〃、4、Cp、p）7?=7

（2）独立变量所涉及到的基本因次：

长度［L］；时间［（）］；温度［T］；质量［M］。4

其中部分因次为：A-［ML0-3T-］］；Cp-［l}T-］0-2］；a-［M0-3T-］］

解：将a=/（/>〃、〃、X、%、夕）改为幕函数的形式:

a=（2分）

其它因次为：/—［〃；〃一［"［；〃一［加/七1p-［ML-3］（4分）

（1）将上述各物理量的因次代入上式，得（1分）

M6-3厂1=~乙口乙/1］，加厂/］［近/3广丁/比2厂%一2］叶加厂3］/

（2）将相同因次的指数归纳在一起：（1分）

_火^4+i，+d+2c-3/8一方-3d-2Gc+d+.f7-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=l

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％（4分）

a=­b+c-d—2e+3fa=f-1

b=3—c—3d—2eb=:

c=l-d—f

d=l-ed=l-e

a=:、口、入:、pf

/

（5）根据n定理可•知，可以组成7-4=3个无因次数群。将相同指数的物理量归在一起，两边同时乘一得:

A

S=K（C^）°（®）/即：Nu=KPreRef（2分）

三、简答题（14分）

得分评卷入

1、（4分）在恒压过滤过程中，要保证过滤常数为定值，实验中应注意哪些问题？

1-5

答：在恒压过滤过程中，K=2A"z?,由此式可知，要保证过滤常数为定值，实验中应注意保持压力的

阿）。

恒定和悬浮液的温度不变、悬浮液的浓度不变。

（公式、压力、温度、浓度每点1分）

2,（5分）为什么本次离心泵实验所测出的管路特性曲线是一条无明显截距且近似通过原点的曲线？

答：管路特性曲线方程为：He=A+BQ2式中：A=Az+A，/房

4值的大小决定了曲线的截距，它由管路两端实际条件决定。本次实验时，Ap=O,所以A=Az,&指

管路出口及水箱液面之间的高度，由于此高度很小，所以本次实验的月值很小，接近于零，因此所测出的

管路特性曲线，是一条无明显截距且近似通过原点的曲线。（B代表管路系统的阻力特性，由管路情况决定,

当液体处于高度湍动时，〃为常数。）

3,（5分）传热实验中，随着流量的增大，增大，a增大，空气的出口温度却是下降的，为什么？

因为本次实验Kp%&oc%ccRe0,8xw0-8,（2分）

d2

08

Q=/C4Armocw-（i分）

乙=乙+—-—,———OCW-0-2（2分）

叫2cp2叫2cp2

所以随着流量的增大，出口温度却是下降的。

四、数据处理（29分）

得分评卷人

1、（15分）本实验使用的离心泵为:70/055微型离心泵，流量1.2〜7.2m3,电机功率0.55，扬程13〜

21m,转速2900,两测压口间的垂直距离为0.45m,吸入管路的直径为0.025m,排除管路的直径为0.045m。

表1为两台70/055微型离心泵并联组合处理后的部分实验数据表，图1为该型号的两台泵并联、串联组合

的特性曲线,试求:

3）请将表1的第3组实验数据补齐，并写出具体的计算过程，包括计算用到的公式、物理量的单位:

（2）现有一管路，需将2CC的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面5m。水塔及贮

水池水面恒定不变，均及大气相通，输送管路为632X2的钢管，当管路上阀门全开时管的总长为40nl（包

括所有局部阻力在内），摩擦因素力取0.02。请求出该管路特性曲线方程，将其画在图1中，并讨论对于

该管路若采用两台70/055微型离心泵串联或并联组合来输送清水，应该采用哪种组合更适合?

表1并联泵实验数据表

序号3

(m)P入P出P/C)u!ti/()u入/()

115.780.0190.100999.552.764.4712.0

213.850.0140.122999.532.423.9213.8

311.720.0090.145999.502.053.3215.8

49.840.0030.160999.481.722.7916.8

57.720.0000.175999.481.352.1918.1

图1串、并联泵特性曲线图

解：⑴（7分）

Q11.72/3600/2

〃入=3.32in/s（2分）

一().78》2-()785x0.()252

Q=11.72/3600

=2.05m/s（分）

〃出0.785J2-0.785x0.04522

（3分）

(0.145+0.009)xlQ62.052-3.322

=0.45+H---------------=---1--5---.--8m

999.50x9.812x9.81

(2)(8分)

,4s，A"(e/0.785rf2)2

he=A+bQ-=Az+—4-2——----------

Pgd2g

40O2

=5+0.02x------x---------------（4分）

0.02850.7852x2x9.81

=5+0.2967Q2

将其画在图上如图1所示（2分），由图可得对于该管路，。并＜Q串，，"并〈”串,所以应该选串联

组合。（2分）

2,（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巴，定压比热1005LC],导

热系数0.0281[.℃],粘度1.96X10*5口。换热管长度为l.ODn],管内径0.019[m],管外径0.022[m]<.

管壁和污垢热阻可忽略不计。

（1）请计算出该点的和的值并填入表2中。

（2）请用双对数坐标作图，并整理出=ARC”'的关联式。

表1传热实验数据

空气进口温度空气出口温度水蒸汽温度空气体积流量

序号

3

t,（r）t2CC）TCC）V（rr）

430661000.0104

表2传热实验数据结果

序号1234

24801293013492039134

65.675.186.494.1

Re

铲…V0.0104-八一八、

解：（1）u=--------=----------------7=36.70（1分）

0.785d270.0785x0.0192

「dup0.019x36.70x1.100

Re=——=----------------------------=39134

41.96x10-5

卬）（1分）

Q=MS2xCp2xAr=1.100x0.0104xl005x（66-30）=413.90（

△t,n=，二上二--------"二色--------=49.85（C）（2分）

In甘lnl（l（X）-3O）/（1（X）-66）］

O4139

K=-------&-------=---------少二----------=120.19（vvm-2-A:-1）（1分）

冗xd、x/x△"〃3.14x0.022x1x49.85

a,=7C-^-=120.19=139.17（1分）

d20.019

Nu=a、x^-=139.17x0019=94.1（1分）

-20.0281

（2）线上取点正确（1分）

或：用联立方程求解：

加Joglog07898（2分）

logRe2-logRe1Nu,=AReJ

线中取N〃=100时,Re=42000NU2=/IRe/

log100=loga+0.78981og42000解得：m=0.7898（2分）

2=logA+3.651logA=-1.651A=0.0222（2分）

N〃=0.0222Re07898（i分）

A=0.0222（2分）

Nu=0.0222Re°7898（1分）

五、实验方案设计（16分）

得分评卷人

现需要用实验室的板框过滤机过滤含5.0」的水悬浮液，并测定其在2X10*压强差下的过滤常数｛和。请你

写出测定过滤常数4和的实验原理，并设计出原始数据记录表。

答；根据恒压过游方程：2分）

q+2qqe=KO