化工基础期中试题07(答案)

湖北大学2009—2010学年度第一学期课程考试试题纸（第1页共8页）说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。课程考试试题纸课程名称：化工基础期中试卷考试方式：（闭卷）印刷份数：96学院：化学化工学院任课教师：杨世芳专业年级：2008应化题号一二三四五六七八总分阅卷教师得分……………………………………………………………………………………………………一、填空（每空1分共20分）1．在静止的液体中，液体任一点的压力与液体的液面压强和液面高度有关。2．在圆形直管中流动的流体，可通过Re准数判断其流动型态，当Re≥4000时为湍流，当Re≤2000时为层流。3．流动边界层的含义是指在壁面附近存在较大速度梯度的流体层。4．离心泵的性能曲线有三条：扬程曲线、效率曲线、功率曲线。5．一般情况下，温度升高，气体的粘度__增大____，液体的粘度__减小______。6．在对流传热中，按其产生的原因，可分为___强制__对流与__自然____对流。7．流体在圆形直管内强制湍流情况下的对流传热系数α与8.0u成正比，与2.0d成反比。8．由对流传热机理分析可知，对流传热系数决定于热边界层的温度梯度。9．傅立叶定律是描述热传导的基本方程式，其表达式为ntdAdQ。10．强化传热可以从提高总传热系数、提高传热面积、提高平温度差三个方面采取措施。二、选择题（每小题2分，共10分）1．局部阻力损失计算式22uhf中的u是指标（A）。得分***********学号：姓名：********************************************学院：专业年级：**********************************************************湖北大学2009—2010学年度第一学期课程考试试题纸（第2页共8页）说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（A）小管中的流速u1；（B）（大管中的流速u2（C）小管中的流速u1与大管中的流速u2的平均值（u1+u2）/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η和流量Q的关系为（B）。（A）Q增大，η增大；（B）Q增大，η先增大后减小；（C）Q增大，η减小；（D）Q增大，η先减小后增大。三、简答题（每小题10分，共20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①流体的相变情况：有相变α无相变α②流体流动型态：湍流α滞流α③流体对流情况：强制对流α自然对流α④流体的物理性质：↑λ、↑ρ、↑Cp→α↑↑μ→α↓⑤传热面的形状大小和位置粗糙面α↑小管短管α↑错列α↑得分湖北大学2009—2010学年度第一学期课程考试试题纸（第3页共8页）说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。四、计算题（50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λ=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η=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：已知：0z=0，1z=gH，0u=0，91m/s.136001.0785.054u21，6mgppH10s，2.29m807.9291.1)3.061.02003.0(H2f代入方程解得：52m.3Hg，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：因02pp（通大气），0u，10mz，29m.2Hf故29m.122.2910He得分g2)l(gg2gg22112110200udpuzpuzf2eHgg2Hpuz湖北大学2009—2010学年度第一学期课程考试试题纸（第4页共8页）说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。2．（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ρ=965kg/m3,饱和蒸汽压avkPp1.70，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Cp；（3）要使水不汽化，则h最大为多少米？解（1）EEEEcBA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：．2ugz221．43m/s.49.807x1.2uu2在C和2-2截面间列柏氏方程有：2ccppgz28kPa.822807.9965101325gzppc2c（3）要使水不气化，则：h)g(1ppp0vc即3m.21807.9965701001013251gpphv03.（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2150mA。流量为5200hm/3（标准状态KTPPa15.273,101325）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：湖北大学2009—2010学年度第一学期课程考试试题纸（第5页共8页）说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。b)当空气流量增加41，其出口温度变为多少？c)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？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3/293.1mkg，比热容)/(10005.13KkgJCp。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5529020t℃；比热)/(10005.132KkgJCp200akP水蒸汽温度T=120℃。∵smhmqV/444.1/5200330∴skgqqVm/867.1293.1444.1002热负荷WttCqQpm53122210314.1)2090(10005.1867.1)(平均温度差3.589012020120ln)90120()20120(mt℃已知传热面积2150mA，则总传热系数)/(1.453.585010314.12511KmWtAQKm（2）11K流量增加前：9012020120ln)90120()20120()2090(1122ACqpm（a）流量增加后：2/245mmqq，uu45/根据强制对流准数关联式可知：1∝8.0u，/1∝8.0)45(u故/1∝18.0)45(湖北大学2009—2010学年度第一学期课程考试试题纸（第6页共8页）说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。/2/2118.0/22212020120ln)120()20120()45()20(45ttAtCqpm（b）由（a）÷（b）得：)120/(100ln20)45(3.58)20(4570/2/28.0/2ttt15.1120100ln/2t解得：3.88/2t℃（3）流量增加后，2t不改变，求水蒸汽温度T/9020ln)90()20()45()2090(45////118.022TTTTACqpm（c）由式（a）与（c）得15.19020ln//TTT/=122.5℃查得水蒸汽压力为221akP，即压力应调节到221akP。（4）流量增加后，T不变，而改变管长，即改变传热面积大小9012020120ln)90120)20120()45()(45/118.01222AttCqpm（d）由式（a）与（d）得：/18.01)45(451AA则046.1)45(2.01/1AA若传热管根数为n，管内径为d，管长为l，则传热面积dlnA1046.1/1/1llAA即ll046.1/。管长为原管长的1.046倍。