化工原理A(1)(A)参考答案及评分标准

广东工业大学试卷参考答案及评分标准 ( A ) 课程名称: 化工原理A（1） 。 考试时间: 2009年 11 月 日 (第 13 周 星期 日 ) 【一】、 填空题：15分(1×15) 1. 现场真空表的读数为8×104 Pa，该处的绝压为 2×104 Pa （当时当地大气压为1×105 Pa）。 2. 某牛顿型液体在一段水平圆形直管内流动，已知Re值为1600，若平均流速为0.2m/s，则管中心点处速度为4 m/s，流体在管内流动类型属 层流（滞流）流动。 3. 流量qv增加到原来的2倍，孔板流量计的读数（U型管压差计）为原来的_4__倍，转子流量计的环隙通道面积为原来的_2_倍。 4. 某型号的离心泵在一定转速下工作时的特性曲线可表示为函数H=30-2qV2， 其中H为扬程，qV为流量，若转速不变,则两台相同型号的泵并联工作时的特性曲线可表示为 H=_30-0.5qV2 ，串联工作时的特性曲线可表示为 H=__60-4qV2。 2?55. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为q?0.02q?4?10?（θ的

单位为s），则K为 4×10-5 m2/s，qe为0.01 m3/ m2，?e为 2.5 s。 6. 传热的基本方式为__传导__. 对流 . 辐射。 7. 两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃，则并流时的Δtm=__43.28___℃。 8. 用二种厚度相同，导热系数不同的材料保温时，往往把 导热系数小 的材料包在内层，以达到好的保温效果。 【二】、选择题：20分 (2×10) 2. 如图示的U型管中，I，II，III为密度不同的三种液体。A—A′、B—B′为等高液位面。位于同一水平面上的点1、点2处的静压p1与p2的大小为D A p1＞p2 B p1＜p2 C p1=p2 D 无法比较 广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共7页，第1页

2. 层流与湍流的本质区别是_D_。 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 3. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 C 倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 4. 如图示两台型号相同的离心泵输送同一种液体，离心泵安装高度Hg1＜Hg2＜[Hg]，两泵的管路条件相同，则 A 。 A. qv1=qv2，Pe1=Pe2 B. qvl=qv2，Pe1＜Pe2 C. qvl>qv2，Pe1＜Pe2 D. qvl>qv2，Pe1>Pe2 5. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管道总阻力损失 C 。 Ａ. 增大 Ｂ. 减小 Ｃ. 不变 Ｄ. 不能判断 6. 降尘室的生产能力_____A_____。 A．只与沉降面积Ａ和颗粒沉降速度ut有关 Ｂ．只与沉降面积Ａ有关 Ｃ．与沉降面积Ａ、ut及降尘室高度Ｈ有关 Ｄ．只与ut和Ｈ有关 37. 用转筒真空过滤机处理某悬浮液，滤布阻力可以忽略不计，生产能力为5m/h（滤液）。现将转速增大一倍，其它条件不变, 则其生产能力应为_____A_______。 A．7.07m3/h Ｂ．3.54m3/h Ｃ．10m3/h Ｄ． 2.5 m3/h 8. 一台工作着的列管式换热器，已知冷流体一侧的对流传热系数α1为50W/m2.k,热流体一侧的对流传热系数α2等于8000W/m2.k,要提高总传热系数K,最简单有效的途径是__D 。 A. 设法减小α1 B. 设法增大α2 C. 同时增大α1和α2 D. 设法增大α1 9. 一定流量的液体在一?25×2.5 mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数?i=1000 W/(m2·℃)；如流量与物性都不变，改用一?19×2 mm的直管，则其?将变为___D__W/(m2·℃)。 Ａ. 1259 Ｂ. 1496 Ｃ. 1585 Ｄ. 1678 10. 穿过三层平壁的稳定导热过程，已知各层温差为Δt1=30℃,Δt2=20℃,Δt3=10℃,则第一层的热阻R1和第二、三两层热阻R2、R3的关系为____B____。 A．R1>(R2+R3) Ｂ．R1=(R2+R3) Ｃ．R1<(R2+R3) Ｄ．R1=R2-R3 【三】、15分(5×3)简答题 1、图示管路中，流体作稳定流动。问（1）、静压头p哪个大？为什么？ ?g（2）、体积流量V哪个大？为什么？（3）、质量流速哪个大？为什么？（不计阻力）（5分） 答：（1）如附图所示，不考虑阻力，以管中心线做为基准水平面，在A、B两截面间列柏努利方程： （1分） 广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共7页，第2页

pAuA2pBuB2=ZB? ZA????g2g?g2g其中 ZA=ZB （2分） 又因为已知流体作稳态流动，即遵循连续性方程 uAAA=uBAB； 而从附图中很明显得知流通截面积AA＜AB, 故uA＞uB, 即uA2/2g＞uB2/2g 所以：pAp?B （1分） ?.g?g（2）从（1）的分析可知：uAAA=uBAB 因为V=uA 所以体积流量VA=VB （1分） 2、 因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化？原因何在？ 答：降尘室出口气体的含尘量将变大， （1分） 因为（1）气体温度升高，粘度上升，沉降速度下降； （2分） (2) 气体温度升高，质量不变，则体积流量上升，导致停留时间减少。 （2分） 3. 保温瓶（热水瓶）在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？ 答：保温瓶防止热损失所采取的措施：（1）保温瓶胆设计成玻璃夹层结构。夹层因空气被抽出接近真空，可防止对流散热损失； （2分） (2)瓶胆夹层内两表面均镀有银、铝等低黑度涂层，大幅度降低了辐射散热量； （2分） (3)在使用保温瓶时，瓶盖选用导热系数很小的软木制作，而且在灌水时还要在瓶颈处留一段空气柱，因为空气的导热系数比水要小得多，从而有效地降低了瓶口处的热损失。 （1分） 广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共7页，第3页

四】、(20分)用一台离心泵将水池中的水(密度为1000kg/m3)送至一表压为59kPa的水洗塔顶，其流程如图所示。已知离心泵吸入管段长度（包括局部阻力的当量长度，含入口阻力损失，下同）为50m，泵出口阀半开时排出管线长度150m（含出口阻力损失），全部管路均用φ108×4mm的碳钢管，管内流体流动摩擦系数均为0.025，其它数据如图所示。试求： 1. 当系统水的流量为42.5m3/h时，离心泵入口处的真空表读数（kPa）； 2. 泵的压头，若离心泵的效率为70%，泵的轴功率（kW）； 3. 泵出口阀门半开时管路的特性曲线方程； 4. 若塔顶表压增加到98.1kPa时，测得系统中水的流量为35m3/h， 2假设泵的特性曲线方程可以表示为H?A?BqV，求泵的特性曲线方程。 2 2 24.3m 1 0.3m 1 0 3 3 1m 0 解：（1）u?42.5?1.50m/s (2分) 3600?0.785?12在水池液面０－０和真空表所在的1-1两截面间列柏努利方程，其基准面为地面：. p1?100050u2u20?1?9.81??0.025???10000.122 (4分) p1??25kPa(表压)即真空度为25kPa (2) 在水池液面０－０和水洗塔顶2-2两截面间列柏努利方程，其基准面为地面： 59?100050?1501.52H?(24.3?1?0.3)??0.025???36.74m（4分）1000?9.810.12?9.81 ?gHqV1000?9.81?36.74?42.5/3600Pa???6.08kW (2分）?0.7?1000 （3）在水池液面０－０和水洗塔顶2-2两截面间列柏努利方程，其基准面为地面： qV)2250?1500.785?0.1He?25?6.01?0.025?? （4分） 0.12?9.812?31.01?0.003191qV(（4）塔顶表压为98.1kPa时，u?35?1.14m/s （1分） 23600?0.785?1广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共7页，第4页

35)2250?1500.785?0.1H?25?10?0.025??此时e （1分） 0.12?9.81?38.9m(38.9?A?352?B36.74?A?42.52?BA?43.45B?0.0037162H?43.45?0.003716qV （1分） （1分） 【五】、（10分）用板框过滤机恒压下过滤某种悬浮液，过滤机的尺寸为：滤框的边长为810mm(正方形)，每框厚度为42mm，共10个框。现已测得：过滤10分钟得到滤液1.31m3,再过滤10分钟共得到滤液1.905m3,已知每m3滤液可形成0.1m3的滤饼，试计算： （1）过滤常数K为多少m2/s? （2）将滤框完全充满滤饼所需的过滤时间为多少分钟 ? （3） 若洗涤时间和辅助时间共30分钟，求该机生产能力为多少m3滤液/h ? 解：（1）过滤面积A?0.81?0.81?2?10?13.12m （1分） 根据恒压过滤速率方程:V2+2VVe=KA2τ （2分） 将τ=10min,V=1.31m3;τ=20min,V=1.905m3代入上式 （1分） 解出: K=2.01×10-5m2/s Ve=0.1376m3 （1分） (2) 滤框充满时所得滤饼体积:V饼=0.812×0.042×10=0.2756m3 （1分） 滤框充满时所得滤液体积:V=V饼/υ=0.2756/0.1=2.756m3 （1分） 22.7562?2?2.756?0.1376τ=(V+2VVe)/KA=??40min （1分） 2?513.12?2.01?10?603V2.756(3) 生产能力Q???2.362m （2分） h???W??(40?30)/60222 广东工业大学试卷参考答案及评分标准，共7页，第5页

【六】、(20分)在一个单程列管式换热器内用110℃的饱和水蒸汽将某溶液加热,换热器由38根 φ25×2.5mm的管子组成,长2m,壳程为水蒸汽冷凝,其传热膜系数α1=10000 W/(m2·K)，管程走溶液,流量为0.03m3/s,进口温度t1=20℃,密度900kg/m3,比热3.9kJ/(kg·℃)，管壁和污垢热阻可以忽略,管内溶液侧的传热膜系数α2=2500 W/(m2·K)，管内为湍流，求： （1）以外表面为基准的总传热系数Ko ； （2）溶液的出口温度t2 ； （3）若检修中发现有8根管子已损坏,将坏管堵塞后继续使用,此时换热器的总传热系数和溶液出口温度将变多少？ 解：（1）以外表面积计?KO?11125??10000250020?1666.7W/(m2?K) (4分) (2) Ao?38?3.4159?0.025?2?5.967m2 (2分) Q?qm2Cp2(t2?t1)?KOAO?tm (2分) ?Q?0.03?900?3.9?(t2?20)?1666.7?5.967?1000t2?20110?20ln110?t2 (3分) t2?28.1℃(3) 将8根管子坏管堵塞后,管程流量不变，速度增大为原来是38/30=1.2667倍， 仍为湍流，管程α2=2500×1.26670.8= 3020.4 W/(m2·K) (2分) ??KO11125??100003020.420?2359W/(m2?K) (2分) Ao??30?3.4159?0.025?2?4.712m2 (2分) ????Q??qm2Cp2(t2?t1)?KOAO?tm?2359t2?20???Q?0.03?900?3.9?(t2?20)??4.712?t2?29℃ 110?201000ln?110?t2（3分）

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