化工原理2009上(刘)卷参考答案及评分标准

重庆大学试卷教务处07版第1页共4页重庆大学课程试卷juan2009~2010学年第1学期开课学院：化学化工课程号：22014025考试日期：2009.01.14考试方式：考试时间：120分钟题号一二三四五六七八九十总分得分注：1.大标题用四号宋体、小标题及正文推荐用小四号宋体；2.按A4纸缩小打印一．填空题（20分）1.流体流动阻力的形成是流体具有粘性的结果。2.边长为a的正方形截面风道，其当量直径为a。3．经内径为50mm的钢管输送运动20℃的水，水的流速为2m/s，粘度为1.005cP，则该流动的流型为湍流。4．每千克水经过泵后其机械能增加了490J，则该泵的扬程为50m。5．某精馏塔顶操作压强须维持在5.3kPa，若当地气压计的读数为100.6kPa，塔顶真空表读数应为95.3kPa。6．一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将下降，在空气中的沉降速度将增大。8．饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质。9.对流传热的热阻主要集中在滞流内层，因此，加速流动，减薄滞流内层厚度是强化对流传热的重要途径。10.正位移泵不能通过出口阀门来调节流量，它们流量调节的方法有旁路调节和调节转速。11.在通常操作条件下，空气、水及水蒸气冷凝的对流传热系数α大小顺序为水蒸气冷凝水空气。12.降尘室一般采用多层结构，是因为其处理能力与平面面积成正比，而与高度无关。13.在多层平壁稳定热传导中，某一层的温度降大，则表示该层热阻大，弱各层壁厚相等则该层的传热系数小。14.流量qv增加一倍，孔板流量计压差计读数为原来的1.414倍，转子流量计的环隙面积A0为原来的2倍。。二．选择题（18分）1.孔板流量计的孔流系数C0当Re增大时，其值（B）。A．总在增大;B.先减小，后保持为定值;C.总在减小;D.先增大，后保持为定值;2.某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2=d0/2的管子时，若流体为层流，则压降p为原来的（C）。A.4倍;B.8倍;C.16倍;D.32倍;3．恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的（B）。A．1倍；B2倍；C1.414倍；D1/2倍；4.旋风分离器的总的分离效率是指（D）。A.颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率；命题人：董立春组题人：审题人：谭世语命题时间：2008912.28教务处制学院专业、班年级学号姓名公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊封线密重庆大学试卷教务处07版第2页共4页B.颗粒群中最小粒子的分离效率；C.不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和；D.全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率5.在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的（B）在工程上可行。A.提高蒸气流速;B.提高空气流速;C.采用过热蒸气以提高蒸气温度;D.在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积;6.在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数数值（D）。A.与光滑管一样B.只取决于ReC.取决于相对粗糙度D.与管路的粗细无关。7.流体在等管径的管道中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的（B）项。A.位能B.静压能C.总机械能D.动能8.用一气蚀余量为2m的离心泵输送处于沸腾状态下的塔底液体，若泵前管路的全部流动阻力为2m液柱，则此泵的安装位置必须（C）。A.高于塔底液面4m的上方B.高于塔底液面2m的上方C.低于塔底液面4.5m的下方D.低于塔底液面2.5m的下方9.对流传热系数关联式中普兰特准数是表示（）的准数。A物性影响B流动状态C对流传热D自然对流影响10.重力场中，微小颗粒的沉降速度与下列因素（D）无关。A颗粒几何形状B颗粒几何尺寸；C流体与颗粒密度D流体的流速三.问答题：（10分）以研究直管阻力系数为例，简要列出量纲分析法的步骤，并说明其优点。解：(1).析因实验，寻找影响过程的主要因素，找出与直管阻力有关的影响因素有流体密度、黏度、管径、管长、粗糙度、流动的流速。（2）。规划实验，将变量组合成无量纲数群，从而减少实验个数。（3）。数据处理，得到实验结果的正确表达。优点：1，较少实验量。2．简化实验装置。四.计算题：1.(20分)如图所示，用离心泵从水池将水送至10米高处的水塔，输水流量qv=0.21m3/min，总管路长L=50m（包括局部阻力的当量长度），管内径约为40mm，摩擦系数λ=0.03，问：（1）若选用的离心泵的特性方程为222240vqH(qv单位m3/min),证明该泵适用。（2）管路情况不变时，此泵正常运转后，管路实际流量为多少？（3）需用出口阀门进行调节。阀门调节后，整个管道的阻力损失为多少J/Kg，消耗在该阀门的阻力损失增加多少J/Kg.重庆大学试卷教务处07版第3页共4页10m解：（1）将流量qv=0.21m3/min代入离心泵的特性方程：2.3021.0222402224022vqH在两储槽液面之间列伯努力方程：feHguZpgpHguZpgp22222221112228.3351083.9202.06004.05003.010vveqqH代入qv=0.21m3/min，He=24.8m，30.224.8,所以泵适用。（2）管路曲线与离心泵的特性方程联立求解，解得min/232.03mqV（3）未调节前，NJHf/8.1421.08.3352调节后NJHHef/2.20102.3010所以消耗在阀门上的阻力损失，得kgJHE/9.5281.9)8.142.20(2.(10分)有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10-3m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？解：已知A=0.093m2、t1=50s、V1=2.27×10-3m3、t2=100s、V2=3.35×10-3m3、t3=200s由于33111041.24093.01027.2AVq33221002.36093.01035.3AVq根据式（2-38a）2222112122KtqqqKtqqqeeKqKqee1001002.362)1002.36(501041.242)1041.24(323323联立解之：qe=4.14×10-3K=1.596×10-5因此5332310596.12001014.42qqq3=0.0525所以：V3=q3A=0.0525×0.093=4.88×10-3m33．（20分）在某列管换热器中，用120ºC的饱和水蒸气将管径为54mm×2mm、流量为4×103kg/h（流速为0.643m/s）的管内某溶液从50ºC加热到80ºC。已知在操作条件下溶液平均密度为880kg/m3,平均粘度0.39mPa·s,比热容为1.86kJ/(kg·ºC),导热系数为0.134W/(m·ºC),蒸汽在操作压力下的汽化潜热为2205.2kJ/kg,冷凝对流传热系数为1.0×104W/(m2·ºC)。管壁和管内、外蒸汽侧污垢热阻可忽略不计。求：重庆大学试卷教务处07版第4页共4页（1）加热蒸汽用量、传热平均温度差；（2）管内溶液对流传热系数和已外表面计的换热器传热面积。解：hQ/kg2.1012.220586.1304000蒸汽Ctm6.534070ln4070Re10000)CºW/(m37205.0643.000039.0134.086.18800023.0023.022.08.04.06.04.08.02.08.04.06.04.08.0ducp26.113586.5386.1304000035837252541000011mAKK