02级化工原理（上册）B卷及答案

2004~2005学年第一学期化工原理期末考试试卷（B）

题号 分数 一 二 三 四 五 六 总分 总分人 一、选择题（10×1.5=15分）

得分 评卷人 1．如右图所示，若液面恒定，忽略流动能量损失，则放水管的出口速度u与——有关（ ）

A．H B．H、d C．Pa D．H、d、Pa

2．滞流和湍流的本质区别是( )。

A．湍流流速大于滞流流速 B．滞流时Re数小于湍流时Re数 C．流道截面大时为湍流，截面小的为滞流 D．滞流无径向脉动，而湍流有径向脉动

3．安装在管路中的离心泵，为了降低流量，将离心泵的出口阀关小，则离心泵特性曲线和管路特性曲线将有（ ）

A． 泵特性曲线改变 B． 两特性曲线都不变 C． 两特性曲线都改变 D． 管路特性曲线改变 4．为提高离心泵的经济指标，宜采用（ ）叶片。

A． 前弯； B． 后弯； C． 垂直； D． 水平 5．离心泵的（ ）又称扬程。

A． 流量； B． 轴功率； C． 压头； D ．效率 6．离心泵停车时要（ ）。

A． 先关出口阀后断电； B． 先断电后关出口阀；

C． 先关出口阀或先断电均可； D． 单级式的先断电，多级式的先关出口阀。 7．在列管式换热器的设计过程中，对于具有腐蚀性物料、压力高的物料在选取流程时，通常情况下取（ ）

A． 腐蚀性的物料走管程，压力高的物料也走管程 B． 腐蚀性的物料走管程，压力高的物料走壳程 C． 压力高的物料走管程，腐蚀性的物料走壳程

D． 腐蚀性的物料走壳程，压力高的物料也走壳程 8．颗粒的沉降速度不是指（ ）。 A．等速运动段的颗粒降落的速度 B．加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C．加速运动段结束时颗粒的降落速度

D．净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度

9．“颗粒的粒度分布愈不均匀，则所形成的床层空隙率越大”，“壁附近床层空隙率较床层中心的空隙率大” （ ）。 A．两种说法都对 B．两种说法都不对 C．只有第一种说法对 D．只有第二种说法对 10．降尘室的生产能力（ ）。

A．只与沉降面积A和颗粒沉降速度ut有关 B．与A、ut及降尘室高度H有关

C．只与沉降面积A有关 D．只与ut和H有关 二、填空题（10×1=10分）

得分 评卷人 1．流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速0.5m/s，压力降为10Pa，Re为1000，则管中心处点速度为 m/s，若流速增加为1m/s，则压强降为 Pa。 2．离心泵性能曲线上的一点处流量为Q，扬程为H，则当叶轮直径车削5％后，在新的性能曲线上，当流量为0.95Q时，扬程为

3．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与___ _和_ ___有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与__ __有关。

4．在完全湍流时，流体在粗糙管内流动的摩擦系数λ数值只取决于 的大小。

5． 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5的钢管组成，则环隙的流通截面积等于 ，润湿周边等于 ，当量直径等于 。 三．计算题（共75分）

得分 评卷人 1（15分）．某流化床反应器上装有两个U管压差计，如本题附图所示。测得R1 = 400 mm，R2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 =50 mm。求A、B两处的表

压强。（注：U管压差计连接管中是气体，汞的密度为13600kg/m3，水的密度为1000kg/m3） 。

2（15分）、实验室为了控制流动为定态流动，不将自来水与设备直接相连，而是将自来水送至带有溢流装置的高位槽，用溢流方法维持高位槽液面恒定（进高位槽的水量应大于出水量），再由高位槽将水送至所需设备内。本题附图示高位槽的水经Φ89mm×3.5mm的管子送至某密闭设备内。在水平管路上装有压强表，其上读数为60×103Pa，已知由高位槽至压强表安装的截面间总能量损失为10J/kg。每小时需用水28.5×103kg。求高位槽液面至压强表安装处的垂直距离。

3．（15分）用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为0.85at。水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m。已知水流量为42.5m3/h，泵对水作的

有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。试计算摩擦系数λ值。

4、（20分）在逆流换热器中，用水冷却某液体，水的进出口温度分别为15℃和80℃，液体的进出口温度分别为150℃和75℃。现因生产任务要求液体出口温度降至70℃，假设水和液体的进口温度、流量和物性均不发生变化，换热器的损失忽略不计，试问此换热器管长增为原来的多少倍才能满足生产要求？

5．（10分）如图所示，某液体在光滑管中以u=1.2m/s流速流动，其密度为920kg/m3，粘度为0.82cP。管内径为50mm，测压差管段长L=3m。U形压差计以汞为指示液。试计算R值。

L

R

2004~2005学年第一学期化工原理期末考试试卷（B）参考答案

一、选择题

1A; 2D; 3D; 4B; 5C; 6A; 7A; 8B; 9D; 10A 二、填空题

1、1，20； 2、0.9025H； 3、Re， 5、0.001632m2，0.242m，0.027m。 三、计算题

1、解：U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设R2下端为C点，R1下端为D点，因此可认为 PA≈PC,PB≈PD。 PA≈PC =ρH2OgR3 +ρHggR2

= 1000×9.81×0.05 + 13600×9.81×0.05 = 7161 N/m2（表压） PB≈PD = PA +ρHggR1 = 7161 + 13600×9.81×0.4 = 6.05×104 N/m2（表压）

2、解：以高位槽液面为1－1截面，压力表处为2－2截面，在两截面间列柏努利方程有：

z1g?p2(表)2u2＋??hf1~2 （1） 2， ； 4、相对粗糙度；

?其中：u2?V28.5/3600??1.5m/s ?A?(0.089?0.007)24P2(表)＝60000pa，?hf1?2?10J/kg，将以上各项代入（1）式得：

z1?7.26m

3解：1--1与2--2间列柏努利方程： gz1+u12/2+p1/?+Ws = gz2+ u22/2+p2/?+?hf z1= 0，z2= 22 m，u1= 0，p1(表)= 0

V?u2= A=42.5/(4?0.12?3600) = 1.50 m/s

p2= 0.85at = 0.85?9.81?104 = 8.34?104 Pa

?Ws= gz2+u12/2+p2/?+?hf 即321.5= 9.81?22+1.502/2+8.34?104/103+?hf ??hf = 21.2 J/kg

l?le110du2/2 = 01.?1.502/2 = 21.2 ??= 0.0171 ?hf =

假设水和液体的进出口温度，流量及物性均不发生变化，换热器的损失忽略不计，4、试问此换热器管长增为原来的多少倍才能满足生产要求？解:?Qh?QCWhCph?T?WcCpc?t则WhCph(150?75)?WcCpc(80?15)'WhCph(150?70)?WcCpc(t2?15)'t2?84.30C30)在逆流换热器中，用水冷却某液体，水的进出口温度分别为150C和 800C，液???0C和750C。现因生产任务要求液体的进出口温度分别为150体进出口温度降至700C，?tm?(70?60)Ln(70/60)?64.90C'?tm?(65.7?55)Ln(65.7/55)?60.20C又Q?KS?tm'Q'?KS'?tm75WhCph?64.9KS80WhCph?60.2KS'?S'/S?1.149即:L'/L?1.149

5、解：在1--1与2--2间列柏努利方程：

gz1+u12/2+p1/? = gz2+ u22/2+p2/?+?hf 或(pm,1－pm,2)/? = ?hf (u1= u2)

l?(?i－?)gR/? = (0.3164/Re0.25)?d?u2/2

du?其中Re =?= 0.05?1.2?920/(0.82?10-3) = 6.73?104

则(13.6-0.92)?103?9.81R/920=[0.3164/(6.73?104)0.25]?(3/0.050)?(1.22/2) ?R = 6.28?10-3 m

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