化工基础期中试题07(答案)

1、*： *名级年 *姓业 *专 *： *号院 *学学 *精品 料推荐课程考试试题纸 程名称：化工基 期中 卷考 方式：（ 卷）印刷份数：96学院：化学化工学院任 教 ： 世芳 年 ：2008 化题二三四五六七八 卷一 分号教 得分得一、填空（每空1 分共 20 分）分1 在静止的液体中，液体任一点的 力与液体的液面 和 液面高度有关。2 在 形直管中流 的流体，可通 re 准数判断其流 型 ，当re 4000 时为湍流，当 re2000 时为 流。3 流 界 的含 是指在壁面附近存在 大速度梯度的流体 。4离心 的性能曲 有三条： 程曲 、 效率曲 、功率曲 。5一般情况下，温度升高，气体的粘度

2、_增大 _ ， 液体的粘度 _减小 _。6 在 流 中，按其 生的原因，可分 _ 制 _ 流与 _自然 _ 流。7 流体在 形直管内 制湍流情况下的 流 系数与 u 0.8成正比，与d 0. 2成反比。8由 流 机理分析可知， 流 系数决定于 界 的温度梯度。9傅立叶定律是描述热传导的基本方程式，其表达式 dqda t 。n10 化 可以从提高 系数、 提高 面 、 提高平温度差三个方面采取措施。二、 （每小 2 分，共10 分）1局部阻力 失 算式h fu 2（ a ）中的 u 是指 。21精品 料推荐（ a ）小管中的流速 u1 ；（ b）（大管中的流速 u2（ c）小管中的流速 u1 与

3、大管中的流速 u2 的平均值（ u1+ u 2） /2（ d）与流向有关。2对流传热速率=系数推动力（即牛顿冷却定律），其中推动力是（c ）（ a ）两流体的温度差；（b ）同一流体温度差；（ c）流体温度和壁温度差；（d ）两流体的速度差。3冷热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成污垢层，在同样的操作条件下，与无垢层相比，结垢后的换热器的k（ b）。（ a ）变大（b ）变小（ c）不变（ d）不确定4转子流量计的主要特点是_（ a） _。（ a）变截面、恒压差（ b） 恒流速、恒压差（ c） 恒截面、变压差（ d） 变流速、变压差5离心泵的效率 和流量 q的关系为（ b）。（

4、 a） q增大， 增大；（ b） q增大， 先增大后减小；（ c） q增大， 减小；（ d） q增大， 先减小后增大。得三、简答题（每小题10 分，共 20 分）分1离心泵为什么会出现“气蚀”现象？如何防止“气蚀”现象的发生？答：气蚀现象发生的原因是叶轮入口附近处液体的绝对压强等于或低于该液体在工作温度下的饱和蒸气压。有效措施是通常根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高度。2影响对流传热系数的因素有哪些？答：影响对流传热系数的因素有流体的相变情况：有相变无相变流体流动型态：湍流 滞流流体对流情况：强制对流 自然对流流体的物理性质：、c p 传热面的形状大小和位置粗糙面小管短管错列2精品 料推

5、荐得四、计算题（ 50 分）分1（ 15 分）离心泵吸入管径d=100mm ，吸水管长度l=20m ，流量 q=54m3/h，水泵允许吸上真空度为6m 水柱，不带阀的滤水网阻力系数1 =6，90曲弯头阻力系数2 =0.3，摩擦阻力系数=0.03。试求：（ 1） . 离心泵的几何安装高度（安全系数取1m，水温 20）；（ 2）. 若要求泵的升扬高度为 10m，应选多大功率的泵？ （设 =70%，泵出口阻力可忽略） 。解：（ 1）在水槽截面与吸入口截面列柏氏方程得：z0u 02p0z1u12p1(l) u122gg2ggd2g已知： z 0 =0， z1 = h g ， u 0 =0， u 154

6、1.91m/s ，0.7850.123600p 0p 16m ， h f(0.03201.912h sg6 0.3)2.29m0.12 9.807代入方程解得：h g3.52m，考虑按完全安全系数，则离心泵的几何安装高度应为2.52m。（ 2）在水槽截面与泵出管口截面列柏氏方程得：h ezu 2p2gh fg因 p 2p 0 （通大气），u0 ，z10m， h f2.29m故 h e 10 2.29 12.29m2（15 分）如图所示，利用虹吸管将90热水从水池a 中吸出，排放到大气。水池水面3精品 料推荐与出口管间的垂直距离为1 米。虹吸管最高处距a 池水面的垂直距离也为1 米。假设管中流动

7、可按理想流体流动处理，流动时水池液面保持恒定。已知90 热水的密度=965kg/m 3,饱和蒸汽压pv70.1kpa ，试求（ 1）管中何处压力最低？（ 2）虹吸管中水流速度及最高点c 点的绝压pc ；（ 3）要使水不汽化，则h 最大为多少米？解（ 1） e ae be ce因管径均匀，各点的动能相同，c 点的位能最大，故c 点静压能最低。.（ 2）在 1-1 和 2-2 截面间列柏氏方程有： gz1u 22 u u 22 9.807x1. 4.43m/s2在 c 和 2-2 截面间列柏氏方程有：p c p 2gz cp c p 2gz c1013259659.807282.28kpa（ 3）

8、要使水不气化，则：p c p vp 0g(1 h)即p 0p v1101325701001 2.3mhg9659.8073.（ 20 分）有一列管式换热器，按传热管的内表面积计算的传热面积为a150m2 。流量为 5200 m3 / h（标准状态p101325pa , t273.15k）的常压空气， 在管内从20oc加热到 90oc。压力为200kpa 的饱和水蒸汽，在壳程冷凝放热。a) 试求总传热系数：b) 当空气流量增加 1 ，其出口温度变为多少？4c) 若不想让空气出口温度改变，饱和水蒸汽压力应调节到多少？4精品 料推荐d) 若不调节水蒸汽压力，改变管长，试求管长为原管长的多少倍。假设空

9、气在管内呈湍流流动，水蒸汽冷凝侧热阻均很小，忽略不计。已知空气标准状态的密度1.293kg / m3，比热容 c p1.005103 j /( kg k ) 。附表：水蒸汽温度与压力关系表t （oc） 100105110115120125130135p（ kpa） 101.33120.85143.31169.11198.64232.19270.25313.11t （oc） 140145150160170180190200p（ kpa） 361.47415.72476.24618.28792.591003.51255.61554.8解：（ 1）空气定性温度t209055 ； 比热 c p 21.

10、005103 j /(kg k )2200 kpa 水蒸汽温度 t=120 。 qv 0 5200m3 / h1.444m3 / sqm 2v 001.4441.2931.867kg / sq热负荷 qqm 2 c p2 (t2t1 ) 1.8671.005103 (9020)1.314 105w平均温度差tm(12020)(12090)58.3 ln 1202012090已知传热面积 a150m 2 ，则总传热系数 k 1q1.31410545.1w /( m2 k )a1 tm5058.3（2） k 11流量增加前： qm2c p 2 (9020)1 a1(12020)(12090)（a）

11、ln 1202012090流量增加后： qm/25qm2 ， u /5u441/ ( 5 u)0. 81/ (5 ) 0.8 1根据强制对流准数关联式可知：1 u 0.8 ，故445/20)(50.81 a1(12020)(120 t2/ )（ b）qm 2c p 2(t 2)1202044lnt 2/1205精品 料推荐由（ a）（ b）得：7058.355t 2/20(t/20)0.842(t 2/ )4ln 100 /(120ln1001.15解得： t2/88.3 120 t 2/（3）流量增加后，t2 不改变，求水蒸汽温度t /550.8(t /20)(t /90)4qm 2c p 2 (9020)(4)1a1ln t /20（ c）t /90由式（ a）与（ c）得 ln t /201.15t /=122.5 t /90查得水蒸汽压力为221kpa ，即压力应调节到221 kpa 。（4）流量增加后，t 不变，而改变管长，即改变传热面积大小5 qm