广东工业大学化工原理标准答案及评分标准

 广东工业大学考试试卷 ( B ) 【一】、 填空题：15分(1×15) 1. 某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为201.33 kPa。（当地大气压为101.33 kPa） 2. 牛顿粘性定律.dμ，粘度在SI制中的单位是N.sm。 dy23. 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4m/s，流体在管内流动类型属层流（滞流）流动。 4. 一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20Pa；当流量增加到1.5m3/h时，相应的压强降__ _ 不变（20Pa） 。 5. 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。 6. 因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将 变大 。（变小、不变、变大）。 7. 某过滤机的滤布阻力可以忽略不计，在恒压下过滤τ秒，得到滤液Vm3。若同一压强下继续过滤τ秒，共得滤液2m3 8. 传热的基本方式为 传导、 对流 、热辐射 。 9. 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℃。 10. 固定管板式列管式换热器中，压力高、腐蚀性以及不清洁的物料应走 管 程。 广东工业大学试卷用纸，共8页，第1页

【二】、选择题：20分 (2×10) 1. 如右图管中充满水，U形差压计的读数为零，则___。 A. 管内流体肯定处于静止状态; B. 管内流体肯定从1流向2; C. 管内流体肯定从2流向1; D. 以上三种答案都不对。 2211 2. 层流与湍流的本质区别是______。 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. 某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d1(d1=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降p为原来的____倍。 Ａ. 4 Ｂ. 8 Ｃ. 16 Ｄ. 32 4. 对于城市供水、煤气管线的铺设应尽可能属于______。 Ａ.总管线阻力可略，支管线阻力为主 B. 总管线阻力为主，支管线阻力可略 Ｃ.总管线阻力和支管线阻力势均力敌 D. 以上答案都不正确 5. 不可压缩流体在水平等径直管中作等温稳定流动时，摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的_________项。 A. 动能 B. 静压能 C. 位能 D. 动能、静压能和位能 6. 泵送含晶体10%的悬浮液宜选用_______。 A.螺杆泵 B.往复泵 C.齿轮泵 D.离心泵 7. 离心泵铭牌上标明的是泵在_______时的主要性能参数。 A、流量最大； B、效率最高； C、压头最大； D、轴功率最小； 8. 某降尘室（长L、高H、宽B）能将流量qV m3/s 的含尘气流中直径为d μm 的粒子全部沉降下来，今想将2qV m3/s的相同含尘气流进行同样效果的除尘，在保持其他尺寸不变的情况下，单方面地按如下______方式改选设备。 A. 将高度H增加1倍 B. 将高度H减小到原来的0.5倍。 C. 将长度L增加1倍 D. 将长度L减小到原来的0.5倍 9. 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____ 。 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 10. 对流传热是由________原因产生的。 A. 流体分子的热振动 B.流体体内电子的移动; C. 流体质点的位移、扰动 D.晶格振动 广东工业大学试卷用纸，共8页，第2页

【三】、20分(5×4)简答题 1. 流体的流动形态有哪几种？如何判断？（5分） 答：流体的流动形态有两种：层流、湍流、过渡流（2分）；用雷诺准数来判断，当Re2000，为层流，当Re4000为湍流，当2000Re4000，过渡流，即可能属于层流，也可能属于湍流（3分）。 2. 离心泵启动或关闭时，为什么要先关闭出口阀门？（5分） 答：离心泵工作时，其轴功率随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不至于超负荷而受到损失，同时也避免出口管线的水力冲击(3分)。停泵前关闭泵的出口阀门是为了防止高压液体倒流，对泵造成损害(2分)。 3. 何谓过滤介质？对过滤介质有何要求？（5分） 答：过滤介质：一种多孔性物质（2分）。要求：多孔性、阻力小；有一定的机械强度；有一定的化学稳定性（3分）。 4. 列管换热器在什么情况下要考虑热补偿，热补偿的形式有哪些？（5分） 答：当管束和壳体温度差超过50℃时，换热器内部将出现很大的热应力（管子和壳体热胀冷缩程度不同），可能使管子弯曲、断裂或从管板上松脱，列管换热器要考虑热补偿(2分)，热补偿的形式有带不曾圈的固定管板式换热器、浮头式换热器和U形管式换热器三种(3分)。 广东工业大学试卷用纸，共8页，第3页

【四】、(20分) 如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m。 （1）当闸阀关闭时，测得R=600 mm、h=1500 mm；当闸阀部分开启时，测得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦系数可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。问每小时从管中流出多少水（m3）？ （2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少Pa（表压）。（闸阀全开时Le/d≈15，摩擦系数仍可取0.025。） 解：（1）闸阀部分开启时水的流 在贮槽水面1-1与测压点处截面2-2间列柏努利方程，并通过截面2-2的中心作基准水平面，得 22ub1ub2p1pgz22hf， gz11－2 （a） （2分） 22，，，式中 p1=0(表) p2HggRH2OgR136009.810.410009.811.4Pa39630Pa（表） ub2=0，z2=0 （2分） z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知 HOg(z1h)HggR （b） （2分） 2式中 h=1.5 m, R=0.6 m 将已知数据代入式（b）得 136000.61.5m6.66m （1分） z11000 hf,1-2ub2ub2L152(c)2.13ub(0.0250.5)2.13ub2 （2分） d20.12 将以上各值代入式（a），即 ub2 9.81×6.66=2+39630+2.13 ub2 1000广东工业大学试卷用纸，共8页，第4页

解得 ub3.13ms （1分） 水的流量为 Vs3600π2dub36000.7850.123.13m3s1.43m3s （1分） 4 （2）闸阀全开时测压点处的压力 ，，在截面1-1与管路出口内侧截面3-3间列柏努利方程，并通过管中心线作基准平面，得 22ub1ub3pp1gz33hf， gz1 1－3 （c）22式中 z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3 （2分） hf,13LLeub2(c)d2=0.025(3515)0.5ub4.81ub2 （2分） 0.122将以上数据代入式（c），即 ub2 9.81×6.66=2，，+4.81 ub2 解得 ub3.13ms （1分） 再在截面1-1与2-2间列柏努利方程，基准面同前，得 22ub1ub2p1pgz22hf， gz11－2 （d） 22式中 z1=6.66 m，z2=0，ub10，ub2=3.51 m/s，p1=0（表压力） （2分） hf,1221.53.510.0250.5Jkg26.2Jkg （1分） 0.12将以上数值代入上式，则 p3.512 9.816.66226.2 21000解得 p2=3.30×104 Pa（表压） （1分） 广东工业大学试卷用纸，共8页，第5页

【五】（15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=KA2θ （3分） 将θ=10min，V=1.31m3；θ=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 （2分） 滤框充满时所得滤液体积：V=V饼/υ=0.2756/0.1=2.756m3 （2分） 22.756222.7560.1376θ=(V+2VVe)/KA=40min （2分） 2513.122.0110603V2.756(3) 生产能力Q2.362m （3分） hθθWθ(4030)/60 222 广东工业大学试卷用纸，共8页，第6页

【六】、（10分）在一传热面积为40 m2的平板式换热器中，用水冷却某种溶液，两流体呈逆流流动。冷却水的流量为30 000kg/h，其温度由22 ℃升高到36 ℃。溶液温度由115 ℃降至55 ℃。若换热器清洗后，在冷、热流体流量和进口温度不变的情况下，冷却水的出口温度升至40 ℃，试估算换热器在清洗前壁面两侧的总污垢热阻。假设：（1）两种情况下，冷、热流体的物性可视为不变，水的平均比热容为4.174 kJ/(kg·℃)；（2）两种情况下，i、o分别相同；（3）忽略壁面热阻和热损失。 解：求清洗前总传热系数K tm115365522C52.7C (1分) 11536ln5522Q300004.1741033622 KWm2C231Wm2C (2分) Stm36004052.7求清洗后传热系数K 由热量衡算 WhCp,h(T1T2)WcCp,c(t2t1) (1分) t1) (1分) WhCp,h(T1T2)WcCp,c(t2 T2T1 T1WcCp,cWhCp,ht1) (t21154037.922C38.1C (1分) tm11540ln37.922300004.1741034022 KWm2C410.8Wm2C (1分) 36004038.1 清洗前两侧的总传热热阻 1111232 RSmCW1.910mCW (2分) KK231410.8 T1T211555t2t11154022C37.9C (1分) t2t13622

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