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江南大学化工原理试卷33

一、概念题(每空1分或每题1分)〖共计30分〗;1流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是抛物线型曲线,其管中心最大流速为平均流速的_____倍。

2流体在管内作湍流流动时(不在完全湍流区),其摩擦系数λ随____和____而变。

3用U形管压差计测压是基于____________原理,当U形管压差计一端与大气相通时,读数R表示的是__________或__________。

4以下种类的泵哪种具有自吸能力( ) 。

(A)往复泵(B)齿轮泵与漩涡泵(C)离心泵(D)旋转泵与漩涡泵5当离心泵内充满空气时,将发生气缚现象,这是因为( ) 。

(A)气体的粘度太小(B)气体的密度太小(C)气体比液体更容易起漩涡(D)气体破坏了液体的连续性6在测定离心泵特性曲线时下面哪一种安装是错误的( ) 。

(A)泵进口处安真空表(B)泵出口处安压力表(C)进口管路上安节流式流量计(D)出口管路上安调节阀7往复泵的转速(往复次数)增加时,流量______,扬程______。

(增大,变小,不变)8回转真空过滤机,整个转鼓回转操作时大致可分为________,____________,吹松区和卸渣区四个区域。

回转真空过滤机每通过以上四个区域一次,就完成一个工作周期。

是_________部件使过滤室在不同部位时,能自动地进行以上不同操作。

9已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5 m,气体的切向进口速度为20 m/s,那么该分离器的分离因数为________。

10对于恒压过滤,当介质阻力不计时;滤液体积增大一倍,则_______。

(A)过滤时间增大为原来的2倍(B)过滤时间增大至原来的2倍(C)过滤时间增大至原来的2/2倍(D)过滤时间增大至原来的4倍11板框压滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为_______。

(A) 1 (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/312流体经过固体颗粒床层流动时的三种状态是________状态、_______状态和_______状态。

13流化床操作中常见的不正常现象有_________和_________。

14表示混合均匀度的两个常用指标是___________、___________。

15两流体进行传热, 冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃,当它们逆流流动时,平均传热温差∆t m=____________;当并流时,∆t m=____________。

16水与苯液进行换热,水由20℃升至35℃,苯由80℃降至40℃。

若苯为最小值流体, 此换热器的传热效率ε=____________,热容流量之比R=____________。

17强制对流(无相变)流体的表面传热系数关联式来自____________。

(A) 理论方法(B)因次分析法(C)数学模型法(D)因次分析和实验相结合的方法18判断下面的说法中哪一种是错误的?()(A)在一定的温度下,辐射能力越大的物体,其黑度越大;(B)在同一温度下,物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等, 因此A和ε的物理意义相同;(C)黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强;(D)黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

二、计算题〖20分〗需将20℃, 粘度μ=0.001 Pa.s,流量30 m3/h的水送至某塔顶,塔顶压力为4.905×104Pa(表),塔顶与取水池水面的高度差为10 m。

输水管φ89mm×4mm、长18m,管路局部阻力系数∑ζ=13(阀全开);湍流摩擦系数λ=0.7543/Re0.38。

试求:(1)求输送所需的有效功率(kW);(2)又知泵的效率曲线方程:η=2.5Q-2.1Q2,式中Q的单位为m3/min,求最高效率点的效率并评价此泵是否在高效区工作。

三、计算题〖15分〗用离心泵输送20℃的清水,要求输送的流量为6.64 m3/h,水面距泵入口中心垂直高度为1 m。

图示为水泵进水管的装置。

进水管尺寸为φ57mm×3.5mm;管的下端位于储水池水面下2 m,并装有底阀,底阀局部阻力压头损失为12u2/2g;由水面至2-2`截面的管路的长度为21 m(含除底阀以外的所有局部阻力的当量长度)。

试求:(1)水在管路中流动的摩擦阻力系数λ;(2)截面2-2处的真空度为多少m水柱;(3)进水口1-1处的表压为若干N/m2?注:滞流时,λ=64/Re;湍流时,λ=0.3164/R e0.25;20℃时水的密度为998.2 kg/m3,黏度为1.004 mPa.s。

四、计算题〖15分〗某厂用压滤机在恒压条件下过滤某胶粘物料。

过滤16 min后,得滤液20 L,继续过滤到1 h后,得滤液48 L,此时滤框已被充满,停止操作,再用15min进行洗涤、装卸。

试求:(1)恒压过滤方程;(2)此过滤机的生产能力。

五、计算题〖20分〗一套管换热器,内管为φ57mm×3.5mm的钢管,有效长度为60 m。

用120℃的饱和水蒸汽冷凝来加热内管中的油。

已知蒸汽冷凝表面传热系数为12000 W/(m2.K),冷凝潜热为2205kJ/kg 。

油的流量为7200 kg/h ,密度为810 kg/m 3,比热容为2.2 kJ/(kg·K), 进口温度为30℃,出口温度为80℃。

管壁及污垢热阻不计,管内油的流动类型为湍流。

试求:(1)蒸汽用量(不计热损);(2)基于内管的外表面积的总传热系数K o 为多少W/(m 2K)?(3)管内油侧的对流传热系数αi 为多少W/(m 2.K)?(4)如油的流量不变,现将内管改为直径φ47mm×3.5mm 的钢管,求管内油侧的对流传热系数αi 又为多少W/(m 2K)?设油的物性不受影响。

04级《食工原理》(1)试卷B 参考答案 2006.12.一、概念题(30分)1.2倍;2.Re ε/d (相对粗糙度)3.流体静力学 表压 真空度4.A5.B6.C7.增大 不变8.过滤区 洗涤与脱水区 分配头9.81.5510.D11.C12.固定床 流化床 气力输送13.沟流 腾涌14.分离尺度 分离强度15.50℃ 47.2℃16.66.7%, 0.37517.D18.B二、(20分)解:(1)对1-1’和2-2’间列柏努利方程: (14分)W e =(p 2-p 1)/ρ+(Z 2-Z 1)g +(λ×l /d +∑ζ+1)u 2/2u =30/(3600×0.785×0.0812)=1.62 m/s Re =0.081×1000×1.62/0.001=1.31×105 λ=0.7543/(1.31×105)0.38=0.00856W e =4.905×104/1000+9.81×10+(0.00856×18/0.081+14)×1.622/2=49.05+98.1+20.87=168.02 J/kgN e =168.02×(30/3600)×1000=1400 W=1.4 kW(2)泵的最高效率在d η/d Q =0处,即 Q =2.5/4.2=0.595 m 3/min 时, (6分)ηmax =2.5×0.595-2.1×(0.595)2=0.744现 Q =30/60=0.5m 3/min ,η=2.5×0.5-2.1×0.52=0.725η/ηmax =0.725/0.744=0.97>0.92 故 此泵在高效区工作。

三、(15分)解: (1)u =(6.64/3600)/(0.785×0.052)=0.94 m/s4672110004.194.005.02.9983=⨯⨯⨯=-Re ,为湍流,λ=0.3164/467210.25=0.0215 (5分)(2)在水面与2-2’截面间列柏努利方程:Z 0+u 02/2g +p 0/ρg =Z 2+u 22/2g +P 2/ρg +∑H 0-2Z 0=0,u 0=0,Z 2=1 m ,u 2=0.94 m/s∑H f0-2=12u 22/2g +(0.0215×21/0.05)×u 22/2g =21u 22/2g =21×0.942/2g =0.946 m (p 0-p 2)/ρg =1+0.946/(2×9.81)+0.946=1.99 mH 2O (5分)(3)进水口1-1处的表压p 1p 1=h ρg =2×1000×9.81=19620 N/m 2=2 mH 2O(表压) (5分)四、(15分)解:(1)恒压过滤 V 2+2VV e =KA 2ττ 10分202+2×20V e =KA 2×16 (a) 482+2×48V e =KA 2×60 (b)(b)/(a) (2304+96V e )/(400+40V e )=60/16V e =14.89 L=0.014893 m 3将V e =14.89 L 代入(a)得KA 2=(202+2×20×14.89)/16=62.225 L 2/min=6.22×10-5 m 6/min 恒压过滤方程为: V 2+29.78V e =62.225τ(2)生产能力V h =48/(60+15)=0.64 L/min 5分五、(20分)解:(1)蒸汽用量 Q h =Wr =2205×W kJ/h 5分 Q c =W'c p (t 2-t 1)=7200×2.2×(80-30)=7.92×105 kJ/hQ h =Q c ∴ W =7.92×105/2205=359.2 kg/h(2)由Q =K o S o ∆t m 5分 ∆t m =[(120-30)-(120-80)]/ln[(120-30)/(120-80)]=50/ln(90/40)=61.66℃ S =0.057×3.14×60=10.74 m 2∴ K o =Q /S o ∆t m =7.92×105×103/(3600×10.74×61.66)=332.2 W/(m 2.K)(3) 1/K o =d o /(αi d i )+1/αo 5分 1/αi =(1/K 0-1/α0)d i /d o =(1/332.2-1/12000)×50/57 αi =389.5 W/(m 2.K)(4)油在管内湍流,14.0w 33.08.0i )()(027.0μμμρλαPr du d =, 5分油的物性不发生变化,所以:0.20.8i i ()()d u d u αα''='而2π4v q u d =所以2⎪⎭⎫ ⎝⎛'='d d u u 所以 1.8i i ()d d αα'='1.81.82i i 50()()389.5582W/(m K)40d d αα'==⨯='。

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