環(huán)境《化工原理實(shí)驗(yàn)》上試卷A1答案

第9頁(yè)共12頁(yè)課程名稱化工原理實(shí)驗(yàn)B（上）考試日期考生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)或類別題號(hào)一二三四五六七八總分累分人簽名題分2318142916100得分考生注意事項(xiàng)：1、本試卷共12頁(yè)，請(qǐng)查看試卷中是否有缺頁(yè)。2、考試結(jié)束后，考生不得將試卷、答題紙和草稿紙帶出考場(chǎng)。教師注意事項(xiàng)：如果整門課程由一個(gè)教師評(píng)卷的，只需在累分人欄目簽名，題首的評(píng)卷人欄目可不簽名填空、選擇、判斷題（每個(gè)空或每個(gè)選項(xiàng)1分，共23分）得分評(píng)卷人緒論部分化工原理實(shí)驗(yàn)屬于工程實(shí)驗(yàn)范疇，其實(shí)驗(yàn)的研究方法除因次分析法外，還有直接實(shí)驗(yàn)法和數(shù)學(xué)模型法。2、因次分析法的目的在于（C）A、得到各變量間的確切定量關(guān)系；B、得到各無(wú)因次數(shù)群確切的定時(shí)關(guān)系；C、用無(wú)因次數(shù)群代替變量，使實(shí)驗(yàn)與關(guān)聯(lián)工作簡(jiǎn)化；D、用無(wú)因次數(shù)群代替變量，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠。福州大學(xué)20～20學(xué)年第一學(xué)期考試A卷（評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）3、判斷題：（正確的打“√”錯(cuò)誤的打“×”）C、對(duì)于函數(shù)關(guān)系，選擇單對(duì)數(shù)坐標(biāo)系比較合適。（×）離心泵實(shí)驗(yàn)1、離心泵實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)（A）A、先關(guān)出口閥后停電；B、先停電后關(guān)出口閥；C、先關(guān)出口閥或先停電均可。2、關(guān)于二臺(tái)同型號(hào)離心泵的組合操作，判斷以下說(shuō)法的正誤A、對(duì)低阻管路，串聯(lián)泵流量、揚(yáng)程小于并聯(lián)泵的流量、揚(yáng)程（√）B、對(duì)高阻管路，并聯(lián)泵流量、揚(yáng)程大于串聯(lián)泵的流量、揚(yáng)程（×）C、若管路兩端的勢(shì)能大于泵所能提供的最大壓頭，則必須用并聯(lián)操作（×）3、離心泵開動(dòng)前必須充滿液體是為了防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生。4、離心泵銘牌上標(biāo)明的是泵在泵效率最高時(shí)的主要性能參數(shù)。離心泵啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該關(guān)閉出口閥,其原因是會(huì)發(fā)生電機(jī)起動(dòng)電流過大。過濾實(shí)驗(yàn)1、過濾推動(dòng)力一般是指（B）A過濾介質(zhì)兩邊的壓差；B過濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過濾層兩邊的壓差；C濾餅兩面的壓差；D液體進(jìn)出過濾機(jī)的壓差。2、判斷正誤：A、一個(gè)過濾周期中，“過濾時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)能力越大”的看法是正確的。（×）B、某懸浮液被恒壓過濾時(shí)，若過濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則獲得的濾液量和過濾時(shí)間的次方成正比。（√）3、過濾實(shí)驗(yàn)中，懸浮液儲(chǔ)槽內(nèi)壁上安裝擋板的目的是（C）A、保護(hù)槽壁；B、增大攪拌功率；C、抑制打漩，改善攪拌效果；D、防止結(jié)垢?jìng)鳠釋?shí)驗(yàn)對(duì)于本次傳熱實(shí)驗(yàn)（用飽和水蒸氣來(lái)加熱空氣），為有效提高K值，關(guān)鍵在于（A）A、提高管內(nèi)的；B、提高管外的；C、減小垢層熱阻；D、提高管內(nèi)流體流量。2、本實(shí)驗(yàn)中，在通入飽和蒸汽套管間時(shí)要排除不凝性氣體，這是因?yàn)椋˙）A、不凝性氣體存在可能會(huì)引起爆炸。B、不凝性氣體存在會(huì)使蒸汽大大降低。C、不凝性氣體存在會(huì)使空氣大大降低。3、判斷下列的說(shuō)法是否正確A、本次傳熱實(shí)驗(yàn)的空氣流量是用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量的。（×）B、在空氣與蒸汽間壁換熱過程中可以采用提高蒸汽流速的方法來(lái)提高傳熱速率。（×）C、本實(shí)驗(yàn)用常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣平均溫度為20℃，則壁溫約為60℃。（×二、因此分析法（18分）得分評(píng)卷人在研究無(wú)相變化強(qiáng)制湍流下的對(duì)流給熱系數(shù)時(shí)，已知其影響因素主要是定性長(zhǎng)度、流體的流速、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和密度。試用因次分析法把影響的因素歸納成幾個(gè)準(zhǔn)數(shù)。提示：（1）影響過程的獨(dú)立變量有：（2）獨(dú)立變量所涉及到的基本因次：長(zhǎng)度[L]；時(shí)間[θ]；溫度[T]；質(zhì)量[M]。m=4其中部分因次為：—；—；—解：將改為冪函數(shù)的形式：（2分）其它因次為：—；—；—；—（4分）（1）將上述各物理量的因次代入上式，得（1分）（2）將相同因次的指數(shù)歸納在一起：（1分）（3）根據(jù)因次一致性原則，上式等號(hào)兩邊各基本量的因次的指數(shù)必然相同，可得方程組：對(duì)基本因次[M]:c＋d＋f＝1對(duì)基本因次[θ]:－b－c－3d－2e＝－3（4分）對(duì)基本因次[T]:－d－e＝－1對(duì)基本因次[L]:a＋b－c＋d＋2e－3f＝0（4）設(shè)用其中兩個(gè)末知數(shù)e、f表示為a、b、c、d的函數(shù)，則：（4分）a＝－b＋c－d－2e＋3f a＝fb＝3－c－3d－2e b＝fc＝1－d－f c＝e－fd＝1－e d＝1－eα＝Klf-1、uf、μe-f、λ1-e、Cpe、ρf（5）根據(jù)π定理可知，可以組成I=n-m=7-4=3個(gè)無(wú)因次數(shù)群。將相同指數(shù)的物理量歸在一起，兩邊同時(shí)乘得：即：（2分）三、簡(jiǎn)答題（14分）得分評(píng)卷人1、（4分）在恒壓過濾過程中，要保證過濾常數(shù)為定值，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些問題？答：在恒壓過濾過程中，，由此式可知，要保證過濾常數(shù)為定值，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意保持壓力的恒定和懸浮液的溫度不變、懸浮液的濃度不變。（公式、壓力、溫度、濃度每點(diǎn)1分）2、（5分）為什么本次離心泵實(shí)驗(yàn)所測(cè)出的管路特性曲線是一條無(wú)明顯截距且近似通過原點(diǎn)的曲線？答:管路特性曲線方程為：式中：A值的大小決定了曲線的截距，它由管路兩端實(shí)際條件決定。本次實(shí)驗(yàn)時(shí)，，所以，指管路出口與水箱液面之間的高度，由于此高度很小，所以本次實(shí)驗(yàn)的A值很小，接近于零，因此所測(cè)出的管路特性曲線，是一條無(wú)明顯截距且近似通過原點(diǎn)的曲線。(B代表管路系統(tǒng)的阻力特性，由管路情況決定，當(dāng)液體處于高度湍動(dòng)時(shí)，B為常數(shù)。)3、（5分）傳熱實(shí)驗(yàn)中，隨著流量的增大，Re增大，增大，空氣的出口溫度卻是下降的，為什么？因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)，（2分）（1分），（2分）所以隨著流量的增大，出口溫度卻是下降的。四、數(shù)據(jù)處理（29分）得分評(píng)卷人1、（15分）本實(shí)驗(yàn)使用的離心泵為：WB70/055微型離心泵，流量1.2～7.2m3/h，電機(jī)功率0.55kW，揚(yáng)程13～21m，轉(zhuǎn)速2900r/min，兩測(cè)壓口間的垂直距離為0.45m，吸入管路的直徑為0.025m（1）請(qǐng)將表1的第3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)齊，并寫出具體的計(jì)算過程，包括計(jì)算用到的公式、物理量的單位；（2）現(xiàn)有一管路，需將20℃的清水從貯水池送至水塔，已知塔內(nèi)水面高于貯水池水面5m。水塔及貯水池水面恒定不變，均與大氣相通，輸送管路為φ32mm×2mm的鋼管，當(dāng)管路上閥門全開時(shí)管的總長(zhǎng)為40m（包括所有局部阻力在內(nèi)），摩擦因素取0.02。請(qǐng)求出該管路特性曲線方程，將其畫在圖1中，并討論對(duì)于該管路若采用兩臺(tái)WB70/055微型離心泵串聯(lián)或并聯(lián)組合來(lái)輸送清水，應(yīng)該采用哪種組合更適合？表1并聯(lián)泵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表序號(hào)Q/(m3/h)P入/MpaP出/Mpaρ/(kg/m3)u出/(m/s)u入/(m/s)He/m115.780.0190.100999.552.764.4712.0213.850.0140.122999.532.423.9213.8311.720.0090.145999.502.053.3215.849.840.0030.160999.481.722.7916.857.720.0000.175999.481.352.1918.1圖1串、并聯(lián)泵特性曲線圖解：(1)（7分）（2分）（2分）（3分）（2）（8分）（4分）將其畫在圖上如圖1所示（2分），由圖可得對(duì)于該管路，<,，<，所以應(yīng)該選串聯(lián)組合。（2分）2、（14分）傳熱實(shí)驗(yàn)測(cè)得第4點(diǎn)數(shù)據(jù)見表1。定性溫度下空氣密度為1.100[kg/m3]，定壓比熱1005[J/kg.℃]，導(dǎo)熱系數(shù)0.0281[w/m.℃]，粘度1.96×10-5[Pa.s]。換熱管長(zhǎng)度為1.0[m]，管內(nèi)徑0.019[m]，管外徑0.022[m]。管壁和污垢熱阻可忽略不計(jì)。請(qǐng)計(jì)算出該點(diǎn)的Re和Nu的值并填入表2中。請(qǐng)用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)作圖，并整理出的關(guān)聯(lián)式。表1傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)空氣進(jìn)口溫度ｔ1(℃)空氣出口溫度ｔ2(℃)水蒸汽溫度T(℃)空氣體積流量V（m3/s）430661000.0104表2傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果序號(hào)1234Re24801293013492039134Nu65.675.186.494.1解：（1）m/s（1分）（1分）（1分）=(℃)（2分）（1分）（1分）或：用聯(lián)立方程求解：解得：（2分）（2分）或：用聯(lián)立方程求解：解得：（2分）（2分）（1分）（2）線上取點(diǎn)正確（1分）（2分）線中取時(shí)，（2分）（1分）五、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（16分）得分評(píng)卷人現(xiàn)需要用實(shí)驗(yàn)室的板框過濾機(jī)過濾含5.0%CaCO3的水懸浮液，并測(cè)定其在2×105pa壓強(qiáng)差下的過濾常數(shù)K和qe。請(qǐng)你寫出測(cè)定過濾常數(shù)K和qe的實(shí)驗(yàn)原理，并設(shè)計(jì)出原始數(shù)據(jù)記錄表。答；根據(jù)恒壓過濾方程：（2分）將式（1）積分得（2分）上式為一直線方程。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在2×105pa壓強(qiáng)差下進(jìn)行過濾，測(cè)出過濾時(shí)間及濾液累計(jì)量V的數(shù)據(jù)（見表1），通過數(shù)據(jù)處理，然后在直角坐標(biāo)紙上標(biāo)繪對(duì)的關(guān)系，所得直線斜率為，截距為，從而求出，。（4分）或：將式