2004年流體力學(xué)與傳熱期末考試題

1、2004年流體力學(xué)與傳熱試題2004.12.29專業(yè)班級 姓名 學(xué)號（班順序號） 題號一二三四五六總分分值22817162215得分評卷人一、概念題（30分）1、流體在管內(nèi)作完全湍流流動，其他不變，當(dāng)速度提高到原來的2倍時，阻力損失是原來的（ 4 ）倍；若為層流流動，其他不變，當(dāng)速度提高到原來的2倍時，阻力損失是原來的（ 2 ）倍。2、LZB-40l轉(zhuǎn)子流量計其轉(zhuǎn)子為不銹鋼（比重：7.92），刻度標值以水為基準，量程范圍為0.252.5/h，若用此轉(zhuǎn)子流量計用測量酒精（比重：0.8），則酒精的實際流量值要比刻度值（ 大 ），校正系數(shù)為（ 1.134 ），測量酒精時，此流量計的最大流量值為（ 2

2、.84m3/h ）。3、孔板流量計是利用（ 測量壓強差 ）的方法來測量的；畢托管是利用（ 同截面某點處的沖壓能與靜壓能之差 ）來測量點速度的。4、離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時，離心泵會發(fā)生（氣蝕）現(xiàn)象。5、一離心泵在一管路系統(tǒng)中工作，要求流量能力為Q/h，閥門全開時管路所需揚程為He m，而在泵的性能曲線上與Q對應(yīng)的揚程為Hm，效率為，則閥門關(guān)小損失的功率為（H-He）Qg/ ）占泵的軸功率的（H-He）/H*100%） 6、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間（增加一倍），氣流速度（減少一倍），生產(chǎn)能力（不變）。7、當(dāng)介質(zhì)阻力不計時回轉(zhuǎn)真空過濾機的生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速的（

3、1/2）次方成正比。8、牛頓冷卻定律數(shù)學(xué)表達式為（ Q=hADt ）；斯蒂芬-波爾茨曼（Stefan-Boltzmann）定律數(shù)學(xué)表達式（ Q=sT4）。9、干燥器內(nèi)部無補充加熱的情況下，進干燥器的氣體狀態(tài)一定,干燥任務(wù)一定，則氣體離開干燥器的溫度越 低（高），干燥器的熱效率越 大（小）； 氣體離開干燥器的濕度H2越 大（小），干燥器的熱效率越 大（?。?。一定濕度H的氣體，總壓P加大時, 露點溫度td 變大 ；而當(dāng)氣體溫度t升高而H保持不變時，則td 不變 。10、有一列管式蒸氣加熱器。熱方：飽和蒸氣冷凝為飽和液體；冷方：生垢液體升溫?？刂茻嶙铻?生垢液體；管程宜走 生垢液體 ；其理由為 便

4、于清洗，便于增大流速，減少垢層沉積在管壁表面上 ；在測試過程，若維持流體的溫度和傳熱面積不變，發(fā)現(xiàn)蒸氣冷凝量在換熱器清洗前后之比為1：2，清洗前，污垢熱阻約為該時總熱阻的百分數(shù) 50% 。求解：清洗前: Q=Gr=KADtm 清洗后: Q=2Gr=KADtmK=2K; Rs=(1/K-1/K)=1/2KRs/1/K=1/2K/1/K=50%11、 離心泵在工作時，其工作點是由離心泵的 特性曲線 和管路的 特性曲線 確定12、 被輸送流體的溫度提高，對提高泵的安裝高度 不利 ；提高上游容器的操作壓強，則對安裝高度 有利 。13、 球形顆粒在20C空氣中沉降，當(dāng)空氣溫度上升時，沉降速度將 下降 （

5、設(shè)沉降過程符合stocks定律）; 若該顆粒在20C水中沉降，沉降速度將 下降 ，當(dāng)水溫上升時，沉降速度將 上升 。14、 用壓濾機分離懸浮物，忽略過濾介質(zhì)阻力，濾餅不可壓縮。 過濾時間增加一倍，濾液量是原來的 倍 ；過濾面積增加一倍，濾液量增加 1倍 ；過濾壓強增加一倍，濾液量是原來的 倍 。二、計算題（70分）：ACB8m1.5m1mM1、（20分）一敞口高位水槽A中水流經(jīng)一喉徑為14mm的文丘里管，將濃堿液槽B中的堿液（密謀為1400 kg/）抽吸入管內(nèi)混合成稀堿液送入C槽，各部分標高如附圖所示；輸水管規(guī)格為573mm，自A至文丘里喉部M處管路總長（包括所有局部阻力損失的當(dāng)量長度在內(nèi)）為

6、20m，摩擦系數(shù)可取0.025。（1） 當(dāng)水流量為8m3/h時，試計算文丘里喉部M處的真空度為多少mmHg；（2） 判斷槽的濃堿液能否被抽吸入文丘里內(nèi)（說明判斷依據(jù)）。如果能被吸入，吸入量的大小與哪些因素有關(guān)？解1：主管道(1)文丘里喉部M處在高位水槽上面與M處界面間的列柏努利方程得：(2) h堿堿水h水 h水1.51400/10002.1m(3.6m)故濃堿液能被吸入管內(nèi)。在B槽液面與M處水平截面間的列柏努利方程得： 可見吸入量的大小不僅與M處的真空度、B槽液面與M處的位差有關(guān)，而且與吸入管的管路情況（管徑、管長、粗糙度等）有關(guān)。2、（20分）用葉濾機在等壓條件下過濾某懸浮液，過濾開始后10

7、分鐘和20分鐘，獲得累積濾液量分別為1.327m/m和1.882m/m，所得濾餅須用1/5濾液體積的清水在相同壓差下洗滌（洗滌水粘度與濾液粘度相同），每操作一個周期的輔助時間為15min，問:(1) 過濾常數(shù)K=？m2/s(2)當(dāng)量濾液量qe=? m3/ m2(3)葉濾機達到最大的生產(chǎn)能力？解2：對于等壓過濾，滿足以下方程：按題意由以上兩式求得過濾時間可表示為洗滌工序為恒速操作，洗滌時間可表示為葉濾機單位過濾面積的生產(chǎn)能力為令求得：q=1.4m3/m2因此葉濾機達到最大的生產(chǎn)能力為Q=2.75 m3/h.m23、（20分）用一套管換熱器將2000kg/h的甲苯飽和蒸氣（110oC）冷凝為飽和液

8、體，甲苯的氣化熱為363KJ/kg。冷卻水于16 oC及5000kg/h的流量進入套管內(nèi)管（內(nèi)徑50mm）作強制湍流流動，其傳熱膜系數(shù)為1740w/(m 2 K)。水的比熱可取為4.19KJ/(kg oC)，假設(shè)甲苯側(cè)熱阻和管壁熱阻遠小于水側(cè)熱阻。（1）求冷卻水的出口溫度及套管管長。（2）由于氣候變化，冷卻水的進口溫度升高到25 oC，試計算換熱器的熱負荷變化（以%表示）。忽略物性參數(shù)的變化。（3）冷卻水溫度升高后，有人建議將冷卻水流率加倍，問此時的熱負荷、冷卻水出口溫度與未升高時相比如何，計算出熱負荷增加或減少的百分數(shù)。解3：（1）Q=Gr = WCp(t2-t1)t2=Gr/WCp+ t1

9、=20003631000/(50004.191000)+16=50.65oCK=ai=1740w/(m 2 K)Q=Gr=20003631000/3600=2.01105wDt1=110-16=94 oC Dt2=110-50.65=59.35 oC Dt1/Dt22Dtm=(Dt1+Dt2)/2=(94+59.35)/2=76.8 oCQ=KADtm = aipdLDtm L=2.01105/(1740p0.0576.8)=9.6m(2) A=pdL=p0.059.6=1.5m2Q= WCp(t2-t1)= KADtm =KA(T- t1)+ (T- t2)/250004.191000/36

10、00(t2-25)=17401.52110-25- t2/2t2=56.1 驗算：Dt1=110-25=85 oC Dt2=110-56.1=53.9 oC Dt1/Dt22故溫升后熱負荷：Q= WCp(t2-t1)= 50004.191000/3600(56.1-25)=1.81105w（Q-Q）/Q=(2.01105-1.81105)/2.01105=9.9%熱負荷減少了9.9%.(3) ai/ai=(W/W)0.8=20.8=1.74ai=1.741740=3027.6 w/(m 2 K) K=ai=3027.6 w/(m 2 K)第三問的答案應(yīng)為：Q= KADtm=2 WCp(t2-2

11、5)其中：根據(jù)給出數(shù)據(jù)算得：t2-=52.8所以Q= KADtm =3027.61.571.1=3.23105wWCp(t2-t1)= WCp(t2-t1) 2 WCp(t2-25) =WCp(50.65-16)t2=42.3oC Dt1=110-25=85 oC Dt2=110-42.3=67.7 oC Dt1/Dt22Dtm=(Dt1+Dt2)/2=76.4 oCQ= KADtm =3027.61.576.4=3.47105w(Q-Q)/Q=(2.01105-3.47105)/2.01105=-72.6%熱負荷增加了72.6%.4、 （10分）用3B33性泵從敞口容器將水送到別處，流率為55m3/h，查得該流量下的允許吸上真空度為3m。吸入管壓頭損失為1m，忽略液體在吸入管的