2004年流體力學(xué)與傳熱期末考試題

千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯2004年流體力學(xué)與傳熱試題2004.12.29專業(yè)年級姓名學(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)作徹低湍流流動，其他不變，當(dāng)速度提高到本來的2倍時，阻力損失是本來的（4）倍；若為層流流動，其他不變，當(dāng)速度提高到本來的2倍時，阻力損失是本來的（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(biāo)值以水為基準(zhǔn)，量程范圍為0.25～2.5/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（2.84m3/h）。3、孔板流量計是利用（測量壓強差）的主意來測量的；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Hem，而在泵的性能曲線上與Q對應(yīng)的揚程為Hm，效率為η，則閥門關(guān)小損失的功率為（（H-He）Qρg/η）占泵的軸功率的（（H-He）/H*100%）6、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增強一倍，則沉降時光（增強一倍），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（1/2）次方成正比。8、牛頓冷卻定律數(shù)學(xué)表達式為（Q=hAt）；斯蒂芬-波爾茨曼（Stefan-Boltzmann）定律數(shù)學(xué)表達式（Q=T4）。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（?。?；氣體離開干燥器的濕度H2越大（?。稍锲鞯臒嵝试酱螅ㄐ。?。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?？刂茻嶙铻樯敢后w；管程宜走生垢液體；其理由為便于清洗，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=KAtm清洗后:Q’=2Gr=K’AtmK’=2K;Rs=(1/K-1/K’)=1/2KRs/1/K=1/2K/1/K=50%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決定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。球形顆粒在20oC空氣中沉降，當(dāng)空氣溫度升高時，沉降速度將下降（設(shè)沉降過程符合stocks定律）;若該顆粒在20oC水中沉降，沉降速度將下降，當(dāng)水溫升高時，沉降速度將升高。用壓濾機分離懸浮物，忽略過濾介質(zhì)阻力，濾餅不可壓縮。過濾時光增強一倍，濾液量是本來的倍；過濾面積增強一倍，濾液量增強1倍；過濾壓強增強一倍，濾液量是本來的倍。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1400kg/）抽吸入管內(nèi)混合成稀堿液送入C槽，各部分標(biāo)高如附圖所示；輸水管規(guī)格為φ57ACB8m1.5m1mM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；判斷槽的濃堿液能否被抽吸入文丘里內(nèi)（說明判斷根據(jù)）。倘若能被吸入，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＝1.5×1400/1000＝2.1m(<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分鐘和20分鐘，獲得累積濾液量分離為1.327m3/m2和1.882m3/m2，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(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，滿意以下方程：按題意由以上兩式求得過濾時光可表示為洗滌工序為恒速操作，洗滌時光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=2.75m3/h.m23、（20分）用一套管換熱器將2000kg/h的甲苯飽和蒸氣（110oC）冷凝為飽和液體，甲苯的氣化熱為363KJ/kg。冷卻水于16oC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/(m2K)。水的比熱可取為4.19KJ/(kgoC)，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）因為氣候變化，冷卻水的進口溫度升高到25oC，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，計算出熱負荷增強或減少的百分數(shù)。解3：（1）Q=Gr=WCp(t2-t1)t2=Gr/WCp+t1=20003631000/(50004.191000)+16=50.65oCK=i=1740w/(m2K)Q=Gr=20003631000/3600=2.01105wt1=110-16=94oCt2=110-50.65=59.35oCt1/t2<2tm=(t1+t2)/2=(94+59.35)/2=76.8oCQ=KAtm=idLtmL=2.01105/(17400.0576.8)=9.6m(2)A=dL=0.059.6=1.5m2Q’=WCp(t’2-t’1)=KAt’m=KA[(T-t’1)+(T-t’2)]/250004.191000/3600(t’2-25)=17401.5[2110-25-t’2]/2t’2=56.1驗算：t1=110-25=85oCt2=110-56.1=53.9oCt1/t2<2故溫升后熱負荷：Q’=WCp(t’2-t’1)=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)’i/i=(W’/W)0.8=20.8=1.74’i=1.741740=3027.6w/(m2K)K’=’i=3027.6w/(m2K)第三問的答案應(yīng)為：Q’’=K’At’’m=2WCp(t’2-25)其中：按照給出數(shù)據(jù)算得：t’2-=52.8℃所以Q’’=K’At’’m=3027.61.571.1=3.23105wW’Cp(t’2-t’1)=WCp(t2-t1)2WCp(t’2-25)=WCp(50.65-16)t’2=42.3oCt1=110-25=85oCt2=110-42.3=67.7oCt1/t2<2t’’m=(t1+t2)/2=76.4oCQ’’=K’At’’m=3027.61.576.4=3.47105w(Q-Q’’)/Q=(2.01105-3.47105)/2.01105=-72.6%熱負荷增強了72.6%.（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