《【精选】流体力学与传热期末考试题(附答案)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【精选】流体力学与传热期末考试题(附答案)(6页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
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