loading浙江工业大学期中考试命题稿
2015 /2016 学年第 1 学期
环工13、环科13、材料13、化课程名称 化工原理C 使用班级 药13、生物制药13、应化13等 教师份数 命题人 命题总页数 10 张颂红 3 页
学生份数 审核人 每份试卷需用白纸 520 聂勇 3 大张 命题注意事项：
一、命题稿请用A4纸电脑打印，或用教务处印刷的命题纸，并用黑
墨水书写，保持字迹清晰，页码完整。
二、两份试题必须同等要求，卷面上不要注明A、B字样，由教务处
抽定A、B卷。
三、命题稿必须经学院审核，并在考试前两周交教务处。
浙江工业大学2015 /2016 学年
第 一 学期期中试卷
课程 化工原理C 姓名___________________________ 班级 环工13、环科13、材料13、化药13、生物制药13、应化13等 题序 计分 一、选择题（每题1分，共15分） 1、 层流与湍流的本质区别是：___A_____。 A)湍流流速>层流流速； B)流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C)层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D)层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 一 二 三 四 五 总评 2、在完全湍流(阻力平方区)时，粗糙管的摩擦系数λ数值___C_____。 A)与光滑管一样； B)只取决于Re； C)只取决于相对粗糙度； D)与粗糙度无关。 3、层流底层越薄____C______。 A)近壁面速度梯度越小 B)流动阻力越小 C)流动阻力越大 D)流体湍动程度越小 4、如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数R表示了 C 的大小。 A)A、B间的压头损失HfAB B)A、B间的压强差△P C)A、B间的压头损失及动压头差之和 D)A、B间的动压头差(uA－uB)/2g 22 5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因 C A)水温太高 B)真空计坏了 C)吸入管路堵塞 D)排出管路堵塞 6、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生 A A)气缚现象 B)汽蚀现象 C)汽化现象 D)气浮现象 7、离心泵的工作点 D A)由泵铭牌上的流量和扬程所决定 B)即泵的最大效率所对应的点 C)由泵的特性曲线所决定 D)是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 第 1 页 浙 江 工 业 大 学 考 试 命 题 纸 8、在测定离心泵特性曲线时下面的安装是错误的 B A)泵进口处安真空表 B)进口管路上安节流式流量计 C)泵出口处安压力表 D)出口管路上安调节阀 9、将1000m/h 的各车间回水送往水冷却塔,宜选用 A A)离心泵 B)往复泵 C)齿轮泵 D)喷射泵。 10、往复泵适用于 C A)大流量且流量要求特别均匀的场合 B)介质腐蚀性特别强的场合 C)流量较小，扬程较高的场合 D)投资较小的场合 11、在蒸汽冷凝中，不凝气体的存在对α的影响是 B A)使α值升高 B)使α值大大降低 C)使α值有一定影响 D)对α值无影响 12、沸腾传热的过热度增大，其传热系数 C A)增大 B)减小 C)只在某范围变大 D)沸腾传热系数与过热度无关 13、在间壁换热器中，当两流体均变温时，管程采用折流的目的是 A A)提高K B)提高?tm C)增加传热面积A D)使K和A均增加 14、在空气和蒸汽间壁换热过程中可采取 C 方法来提高传热速率最合理。 A)提高蒸汽流速 B)采用过热蒸汽以提高蒸汽的温度 C)提高空气流速 D)将蒸汽流速和空气流速都提高 15、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)得到各无因次数群的确切定量关系。 C)用无因次数群代替变量, 使实验与关联工作简化。 D)用无因次数群代替变量, 使实验结果更可靠。 3 二、填空题（每空1分，共15分） 1、米糠油在管中作层流流动，若流量不变，ｄ、ｌ不变，油温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失_____1/2___。 2、真空度与绝对压强的关系是___ p绝 = pa－ p真_____________。 3、U形管差压计用水（密度为1000kg/m3）作指示液，测量气体管道中的压降，若指示液读数R=20mm，则表示压降为___196.2______Pa，为使R读数增大，而△P值不变，应更换一种密度比水_____轻_________的指示液。 4、测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将_____增大_________，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将________不变_________。（增大，不变或减小） 5、离心泵常采用______阀门___________调节流量，往复泵常采用______旁路___________调节流量。 6、由多层等厚平壁构成的导热壁面中, 所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻就愈 ____小_______, 其两侧的温度差愈___小________。 第 2 页 浙 江 工 业 大 学 考 试 命 题 纸 7、在确定列管换热器冷热流体的流动通道时，一般来说，蒸汽走___壳程___，有腐蚀性流体走__管内__。 8、在工厂中，定期清洗换热器，目的是____减少污垢热阻_______. 9、在传热实验中，用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于_____空气________侧的对流传热系数，而壁温接近于___________水蒸汽________侧流体的温度。 三、计算题（30分） 如图所示输水系统，泵出口处与输送水面垂直高度为2m，与高位槽液面垂直高度为18m，已知: 管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m，压出管路总长(包括所有局部阻力当量长度)为80m, 管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为0.05m，水的密度ρ=1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为10m3/h，求： 1）完成上述输送任务所需要的泵压头； 2）泵的轴功率； 3）若泵出口处与水面垂直高度为2m，则压力表的读数为多少KPa？ (1) Ms=10×1000/3600=2.778kg/s （1） We--泵对单位质量流体所做的有效功。 为此：选取1-1与2-2截面，并以 1-1截面的基准面。在两截面间做能量衡算： 22 Z1+(p1/ρg)+(u1/2g)+he=Z2+(p2/ρg)+(u2/2g)+Σhf （4） ∵Z1=0 Z2=2+18=20m p1=p2=0 (表压) u1=u2=0 （2） 则能量衡算方程化简为： he=Z2+Σhf （1） 2Σhf=λ(ΣL/d)(u/2g) （3） 22u=(V/3600)/[(π/4)d]=(10/3600)/(0.7852 ×0.05)=1.415m/s （2） 2Σhf=0.025×(100/0.05)(1.415/2g)=5.11m （2） he=Z2+Σhf=20+5.11=25.11m (2) (2) Ne=Msghe=2.778×9.8×25.11=683.6J/s =683.6W (3) N轴=Ne/η=683.6/0.8=854.5W (1) (3) 就3-3与2-2截面做能量衡算，并取3-3为基准面： 22gZ3+(p3/ρ)+(u3/2)=gZ2+(p2/ρ)+(u2/2)+Wf (3) ∵Z3=0 Z2=18m p2=0(表) u2=0 u3=u=1.415m/s (2) 2∴p3/ρ=gZ2+Wf-(u3/2) (3) 22 =9.81×18+λ(ｌ/d)(u3/2)-(u3/2) 22 =176.58+0.025(80/0.05)×(1.415/2)-(1.415/2) =176.58+40.04-1.0 =215.62J/kg p3=ρ×215.62=215620Pa (1) 四、计算题（10分） 用一离心泵自水井抽水，若水流量为20m3/h，吸入管压头损失0.2m液柱。假设泵的允许气蚀余量为3m，由于抽水过程井中水面渐渐下降，试问： 1） 至多只允许水面下降到离泵入口轴线几米处泵就不能正常操作？ 2） 简述水进入管路后在吸入管路内的机械能变化过程。 (注：假定随着井中水面下降，泵的调节阀逐渐开大，能保证流量稳定在20m3/h，水的密度为998.2kg/m3，饱和蒸汽压为2338.43Pa，液面压力为1atm。) 答：用安装高度计算式得到允许安装高度为6.9米，所以允许水面下降到离泵入口轴线6.9米处泵就不能正常操作. (2) （1）[Z]=pa?pv??hf(s?e)?[?h] (5) ?g101.325?103-2338.43-0.2-3?6.92m (2+1) =998.2?9.8（2）在吸入管路内列机械能衡算方程：Et1=Et2+Wf，故机械能减小。 五、计算题（30分） 有一套管换热器由φ57×3.5mm与φ89×4.5mm钢管组成，5000kg/h的甲醇在内管中流动,其温度由60℃冷却至30℃,甲醇对内管壁的对流传热系数为α1=1500w/mK冷却水在环隙内流动,其进、出口温度分别为20℃和35℃,甲醇和冷却水逆流操作,忽略热损失及垢层热阻,试求: 1) 冷却水用量(kg/h)； 2）冷却水在环隙内流动的对流传热系数（Pr＝cpμ/λ，当量直径de=4×流通面积/润湿周长，设对流传热系数满足迪图斯公式）； 3）总传热系数K； 4）所需套管长度。 甲醇物性数据为:cp1=2.6kJ/kg.K, 冷却水物性数据为:cp2=4.18kJ/kg.K，ρ=996.3kg/m,λ2=0.603w/m.K,μ=0.845×10Pa.S 钢导热系数:λ=45w/m.K 答：(1) 冷却水用量由热衡算式求得,即: 335 Ms2×4.18×10×(35-20)=(5000/3600)×2.6×10×(60-30)=1.08×10W (3) 解得: Ms2 =1.73kg/s=6220kg/h (1) (2) 用传热速率公式计算管长L Q=Ko.Ao.△tm=Koπ.do.L.△tm (2) 其中 △tm=[(60-35)/(30-20)]/ln[(60-35)/(30-20)]=16.4℃ (3) 22 Uo=6220/[3600×996.3×π/4×(0.08-0.057)]=0.7m/s (2) de=0.08-0.057=0.023 m 22 =（4×流通面积）/浸润周边=4×（1π/4）(0.08-0.057)/π/(0.08+0.057)=0.023m (4) 3 Re=0.023×0.7×996.3/(0.845×10)=18983 (3) 3-3 Pr=4.18×10×0.845×10/0.603=5.9 (3) 0.80.42 αo=0.023×(0.603/0.023)×18980×5.9=3246W/m.℃ (3) 2 (3) Ko=1/[1/3246+0.0035×57/(53.5×45)+57/(50×1500)]=869W/m.℃ (3) 5 (4)L=Q/(Ko.π.do.△tm)=1.08×10/(869×π×0.057×16.4)=42.34m (3) 3-32