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1、2004 年流体力学与传热试题2004.12.29专业班级 姓名 学号（班顺序号） 题号 一 二 三 四 五 六分值 22 8 17 16 22 15 总分得分评卷人一、概念题（30 分）1、流体在管内作完全湍流流动，其他不变，当速度提高到原来的 2 倍时，阻力损失是原来的（ 4 ）倍；若为层流流动，其他不变，当速度提高到原来的 2 倍时，阻力损失是原来的（ 2 ）倍。2、LZB-40l 转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92） ，刻度标值以水为基准，量程范围为 0.252.5 /h，若用此转子流量计用测量酒精（比重：0.8） ，则酒精的实际流量值要3m比刻度值（ 大 ），校正系数为（ 1.
2、134 ） ，测量酒精时，此流量计的最大流量值为（ 2.84m3/h ） 。3、孔板流量计是利用（ 测量压强差 ）的方法来测量的；毕托管是利用（ 同截面某点处的冲压能与静压能之差 ）来测量点速度的。4、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（气蚀）现象。5、一离心泵在一管路系统中工作，要求流量能力为 Q /h，阀门全开时管路所需扬3m程为 He m，而在泵的性能曲线上与 Q 对应的扬程为 Hm，效率为 ，则阀门关小损失的功率为（H-He）Qg/ ）占泵的轴功率的（H-He）/H*100%）6、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间（增加一倍） ，气流速度（减少一倍）
3、 ，生产能力（不变） 。7、当介质阻力不计时回转真空过滤机的生产能力与转速的（1/2）次方成正比。8、牛顿冷却定律数学表达式为（ Q=hAt ） ；斯蒂芬-波尔茨曼（Stefan-Boltzmann ）定律数学表达式（ Q=T4） 。9、干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的气体状态一定,干燥任务一定，则气体离开干燥器的温度越 低（高） ，干燥器的热效率越 大（小） ； 气体离开干燥器的湿度 H2 越 大（小） ，干燥器的热效率越 大（小） 。一定湿度 H 的气体，总压 P 加大时, 露点温度 td 变大 ；而当气体温度 t 升高而 H 保持不变时，则 td 不变 。10、有一列管式蒸气加热
4、器。热方：饱和蒸气冷凝为饱和液体；冷方：生垢液体升温。控制热阻为 生垢液体；管程宜走 生垢液体 ；其理由为 便于清洗，便于增大流速，减少垢层沉积在管壁表面上 ；在测试过程，若维持流体的温度和传热面积不变，发现蒸气冷凝量在换热器清洗前后之比为 1：2，清洗前，污垢热阻约为该时总热阻的百分数 50% 。求解：清洗前: Q=Gr=KAt m清洗后: Q=2Gr=KA tmK=2K; Rs=(1/K-1/K)=1/2KRs/1/K=1/2K/1/K=50%11、 离心泵在工作时，其工作点是由离心泵的 特性曲线 和管路的 特性曲线 确定12、 被输送流体的温度提高，对提高泵的安装高度 不利 ；提高上游容
5、器的操作压强，则对安装高度 有利 。13、 球形颗粒在 20C 空气中沉降，当空气温度上升时，沉降速度将 下降 （设沉降过程符合 stocks 定律）; 若该颗粒在 20C 水中沉降，沉降速度将 下降 ，当水温上升时，沉降速度将 上升 。14、 用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼不可压缩。 过滤时间增加一倍，滤液量是原来的 倍 ；过滤面积增加一倍，滤液量增加 1 倍 ；过滤压强2增加一倍，滤液量是原来的 倍 。二、计算题（70 分）：1、 （20 分）一敞口高位水槽 A 中水流经一喉径为 14mm 的文丘里管，将浓碱液槽 B 中的碱液（密谋为 1400 kg/ ）抽吸入管内混合成稀碱液
6、送入 C 槽，各部3m分标高如附图所示；输水管规格为573mm，自 A 至文丘里喉部 M 处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为 20m，摩擦系数可取 0.025。（1（ 当水流量为 8m3/h 时，试计算文丘里喉部 M 处的真空度为多少 mmHg；（2（ 判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据） 。如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？ACB8m1.5m1mM解 1：主管道 smAVsu /09.15.)4/(360/8(/ 2(1)文丘里喉部 M 处 /4.)/(222在高位水槽上面与 M 处界面间的列柏努利方程得： 真 空 度 ）(2316.3 )2/09.1)
7、5./0./48()(/2mHgOguduZgp(2) h 碱 碱 水 h 水 h 水 1.51400/10002.1m (3.6m )OH22故浓碱液能被吸入管内。在 B 槽液面与 M 处水平截面间的列柏努利方程得：吸f22h)/()/()/( gPugPa吸 f2h可见吸入量的大小不仅与 M 处的真空度、B 槽液面与 M 处的位差有关，而且与吸入管的管路情况（管径、管长、粗糙度等）有关。2、 （20 分）用叶滤机在等压条件下过滤某悬浮液，过滤开始后 10 分钟和 20 分钟，获得累积滤液量分别为 1.327m/m和 1.882m/m，所得滤饼须用 1/5 滤液体积的清水在相同压差下洗涤（洗
8、涤水粘度与滤液粘度相同） ，每操作一个周期的辅助时间为 15min，问:(1) 过滤常数 K=？m 2/s(2)当量滤液量 qe=? m3/ m2(3)叶滤机达到最大的生产能力？解 2：对于等压过滤，满足以下方程： 。Kqe按题意 ， 60327.1.e2。 q8由以上两式求得 ,/013.,/m03.K22mse过滤时间可表示为 ,03.6q22qe洗涤工序为恒速操作，洗涤时间可表示为 ， 03.q524Kq2.0)()( 2ewdq叶滤机单位过滤面积的生产能力为 。 7.2q031.4.Q2Dw令 0dq求得：q=1.4m 3/m2因此叶滤机达到最大的生产能力为Q=2.75 m3/h.m2
9、3、 （20 分）用一套管换热器将 2000kg/h 的甲苯饱和蒸气（110 oC）冷凝为饱和液体，甲苯的气化热为 363KJ/kg。冷却水于 16 oC 及 5000kg/h 的流量进入套管内管（内径 50mm）作强制湍流流动，其传热膜系数为 1740w/(m 2 K)。水的比热可取为 4.19KJ/(kg oC)，假设甲苯侧热阻和管壁热阻远小于水侧热阻。（1）求冷却水的出口温度及套管管长。（2）由于气候变化，冷却水的进口温度升高到 25 oC，试计算换热器的热负荷变化（以 %表示） 。忽略物性参数的变化。（3）冷却水温度升高后，有人建议将冷却水流率加倍，问此时的热负荷、冷却水出口温度与未升
10、高时相比如何，计算出热负荷增加或减少的百分数。解 3：（1）Q=Gr = WC p(t2-t1)t2=Gr/WCp+ t1=20003631000/(50004.191000)+16=50.65oCK=i=1740w/(m 2 K)Q=Gr=20003631000/3600=2.01105wt1=110-16=94 oC t2=110-50.65=59.35 oC t1/t22tm=(t1+t2)/2=(94+59.35)/2=76.8 oCQ=KAtm = idLtm L=2.01105/(17400.0576.8)=9.6m(2) A=dL=0.059.6=1.5m2Q= WCp(t2-t
11、1)= KAtm =KA(T- t1)+ (T- t2)/250004.191000/3600(t2-25)=17401.52110-25- t2/2t2=56.1 验算：t 1=110-25=85 oC t2=110-56.1=53.9 oC t1/t22故温升后热负荷：Q= WCp(t2-t1)= 50004.191000/3600(56.1-25)=1.81105w（Q-Q ）/Q=(2.01 105-1.81105)/2.01105=9.9%热负荷减少了 9.9%.(3) i/i=(W/W)0.8=20.8=1.74i=1.741740=3027.6 w/(m 2 K) K=i=302
12、7.6 w/(m 2 K)第三问的答案应为：Q= KAtm=2 WCp(t2-25)其中： 195102ttt 根据给出数据算得：t 2-=52.8所以 Ctt om1.78.95Q= KAtm =3027.61.571.1=3.23105wWCp(t2-t1)= WCp(t2-t1) 2 WCp(t2-25) =WCp(50.65-16)t2=42.3oC t1=110-25=85 oC t2=110-42.3=67.7 oC t1/t22tm=(t1+t2)/2=76.4 oCQ= KAtm =3027.61.576.4=3.47105w(Q-Q)/Q=(2.01105-3.47105)/
13、2.01105=-72.6%热负荷增加了 72.6%.4、 （10 分）用 3B33 性泵从敞口容器将水送到别处，流率为 55m3/h，查得该流量下的允许吸上真空度为 3m。吸入管压头损失为 1m，忽略液体在吸入管的动压头。当地大气压 736mmHg。（1）3B33 的 B 指的是什么？（2）输送 20C 水时，泵的安装高度；（3）输送 95C 水时，泵的最大安装高度。 （95C 水的饱和蒸气压为 84.556kPa，密度为 960kg/m3）解：（1）B 指的是清水泵（2）根据 guHfsg21因为 01321mfs，当地大气压 736mmHg 约为 10 mH2O因此=3-1=2mguHfsg21(3) 输送 95C 水时，泵的最大安装高度mgPfva 0.19018.9645102
