2010-2011学年《化工原理》期中试卷
宜宾学院化工原理期中考试试卷
5．两管路甲、乙并联，若两管路的长度相同、甲管内径是乙管内径的 2 倍，且两管内的流动均为层流，则甲管
的阻力与乙管阻力的比值为（ ）。（A.1/16；B.1/32； C.1/1；D.1/2）
6．降尘室宽度增加 1 倍，则其生产能力（ ）。（A.增加 1 倍；B.增加 2 倍；C.不变；D.无法判断）。
9. 空精馏塔的塔顶直空表读数为400 mmHg，当地大气压为100 kPa，精馏塔内的绝对压力为（ ）。A．46.68 kPa
B．0.533 bar C．4.74 mH2O D．0.544 kgf/cm2
10 根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测量大直径气体管路截面上速度分布的是（ ）。
A．0.095 B．0.625 C．0.391 D．1.6
14 从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管路总阻力将（ ）。（设动能项
可忽略。）A．增大 B．减小 C．不变 D．不确定
15 LZB-40转子流量计，出厂时用20℃的空气标定流量范围为5～50 m3/h，现拟用其测量40℃的空气，则其流量范
21 在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U形压差计，当流体流过该管段时，压差计读数R值反
学号
级 班 考生姓名
系
1
…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题………………
第 选课教学班
任课教师姓名
映（ ）。 A．A、B两截面间的压力差 B．A、B两截面间的流动阻力 C．A、B两截面间动压头变化 D．突然扩大或缩小的局部阻力 22 在一定管路中，当孔板流量计的孔径和文丘里流量计的喉径相同时，相同流动条件下，文丘里流量计的孔流 系数CV和孔板流量计的孔流系数C0的大小为（ ）。 A．C0＝CV B．C0＞CV C．C0＜CV D．不确定
2010化工原理期中考试试卷A(药学)
西南交通大学2010－2011学年第( 1 )学期期中考试试卷 课程代码 6230710 课程名称 化工原理（制药） 考试时间 120分钟阅卷人： 一、填空题（20分） 1. 20世纪60年代形成的“三传一反”的概念开辟了化学工程发展的新历程,“三传一反”通常指的是 ______ 传递、________传递、________传递和_____________。
2. 某设备上，真空度的读数为100mmHg ，其绝压=______________Pa ，该地区的大气压为750mmHg 。
3. 有一内径为 25 mm 的水管，如管中水的流速为 1.0 m/s ，管中水的流动类型 _____________; 管中水保持层流状态的最大流速 ________________ （水的密度 ρ=1000 kg/m 3 , 粘度 μ= 1 cp ）。
4. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位__________流体所具有的静压能,称为_______________。
5. 静止液体中两处压力相等的条件是_______________________________。
6. 在铁、水、软木之间，导热效果最佳的是 ，保温效果最佳的是 。
当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与____________、_____________有关。
7. 列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。
空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近 的温度，总传热系数接近_____________的对流传热系数。
8. 热量传递的方式主要有三种: _____________、______________、________________。
9. 在列管换热器中，蒸汽一般通入______程，压力高的物料则走_______程。
二、选择题（20分）班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线1．一个被测量体系外柱安上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（）关系A. 体系＞大气压B. 体系＜大气压C. 体系＝大气压2.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关D 与液面高度、U形管粗细有关，与液面高度无关3 层流与湍流的本质区别是：( )。
化工原理期中试卷A.doc
一、选择题（每题2分，共30分）1、单位时间内流过管道任意截面的流体量称为A.流速B.流线C.流量D.流函数2、柏努利方程式中的疽/2项表示单位质量流体所具有的A.位能B.动能C.静压能D.有效功3、传热系统中各点的温度仅随位置变化而不随时间变化，则这种温度场称为A.非稳态温度场B.稳态温度场C.稳定传热D.非稳定传热4、离心泵的压头又称A.流量B.轴功率C.扬程D.效率5、当离心家内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为A.气体的粘度太小B.气体的密度太小；C.气体比液体更容易其漩涡D.气体破坏了液体的连续性6、流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的（）倍。
A.0.5 倍B.0.6 倍C.0.82 倍D.0.8 倍7、流体静力学方程的应用条件为A.静止、连续B.静止、连续、同一流体C.静止、非连续、同一流体D.静止、非连续8、金属的导热系数大都随其温度升高而A.增大B.减小C.不变D.不定9、某设备的真空表读数为100xl03Pa,则它的绝对压强为（）。
当地大气压强为101.33xl03Pa oA.1.2xl03PaB.lxio3PaC.1.3xl03PaD.1.33xl03Pa10、同一•水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时压差计测量的是A.A、B两截山|间的总能量损失B.A、B两截面间的动能差C.A、B两截面间的局部阻力D.A、B两截面间的压强差11、层流与湍流的本质区别是A.流速不同B.流通截面积不同；C.雷诺数不同D.滞流无径向运动，湍流有径向运动12、对于非圆形管，当量直径等于（）的流通截面积除以润湿周边。
A.四分之一B.—半C.二倍D.四倍13、空气、水、金属固体的导热系数分别为从、如、M，其大小顺序为A.入1＞入2＞入3B.入1＜入2〈无€\%2＞入3＞%1 。
.入2〈入3〈入114、物体之间发生热传导的动力是什么？A.温度场B.温差C.等温面D.微观粒子运动15、某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将哪种材料放在内层？A.导热系数较大的材料B.导热系数较小的材料C.任选一种即可D.无法确定二、选择题（每题1分，共20分）1、传热的基本方式包括：，和O2、流体在输送过程中的阻力损失主要有和局部阻力两种，其中局部阻力损失的计算方法主要有和o3、不可压缩流体在圆管内作定态流动时，流速与管径的关系为：。
化工原理期中试卷A答案
试卷A一、选择题CBBCB ABBDD DDBBB 二、填空题1、 热传导，热对流，热辐射2、 直管阻力，局部阻力系数法，当量直径法3、 u 1/u 2=(d 2/d 1)24、 气缚，电机5、 减小，降低6、 逆流，并流，折流7、 63.0，60.38、 雷诺数（Re ），相对粗糙度（ε/d ），相对粗糙度（ε/d ）9、 α2 三、计算题1、解 ./105=u m s.,.d m d m ==1202 01.()/2212120522⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭d u u m s d22112222ρρ+=+p u p u ..22221221205187522ρ---===p p u u..121875187510001875ρ∆=-==⨯=p p p Pa..187501911911000981ρ∆====⨯p h m mm g 2、解 ()ln ln ln 142341122332111l t t q r r r r r r πλλλ-=++()ln ln ln ..230040185111511454580006585021115π-=++/W m =284.42845014210l Q q l W ==⨯=⨯.kW =1423、解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa （表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h...p h m g ρ⨯===⨯3表3304103110981阀门开启后，压力表读数 .2203=p kPa （表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u2221++2ρ=∑f p u Z H g g.,.13105水柱==∑=f Z h m H m (23)23203103105298110981⨯=++⨯⨯u./.2323005==u m s d m水的流量..././22333200532363410228 44V q d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=4、解 (1)确定绝热层的厚度2b温度分布如附图所示。
化工原理期中试题
宜宾学院2010——2011学年度期中《化工原理》试题题号一二三四五总分得分说明：本试题共3页1大题，适用于化学化工系08年级23班。
考试时间：120分钟得分阅卷人一、计算题（本题共20小题，每小题5分）某工业生产过程利用吸收-精馏联合回收流量为4480m3/h（标准状态），丙酮组成为0.26（摩尔分数，以下同）混合气体中丙酮。
吸收过程在为101.32kPa，温度为293K下，用清水吸收混合气体，要求回收率为80%，在该条件下，丙酮在两相间的平衡关系符合亨利定律，溶解度系数为0.465kmol/（m3.kPa）。
气膜吸收分系数K y为2.776×10-5Kmol/(m2.s);液膜吸收分系数K x为3.86×10-3Kmol/(m2.s).取液气比为最小液气比的1.4倍，空塔气速为1.2m/s；填料的比表面积为93m2/m3。
吸收剂加热到为饱和液体进入精馏塔，塔釜用间接蒸汽加热。
已知两组分间的平均相对挥发度为2.0，精馏段操作线方程为y n+1=0.83x n+0.158，塔底产品中易挥发组分的摩尔分率为0.05，塔顶采用全凝器且为泡点回流，冷却水进、出冷凝器的温度分别为20℃和35℃，冷凝器的热损失可略。
水和丙酮的汽化热分别为389KJ/kg和360KJ/kg，冷却水的平均比热容可取4.187KJ/(kg.℃)。
试求：（1）吸收过程的相平衡常数为多少；（2）最小液气比为多少；（3）用水量Kg/h；（4）气相总体积吸收系数K Y a，Kmol（m3.h）；（5）该吸收过程填料塔底吸收剂的最大浓度是多少；（6）填料塔直径为多少；（7）传质单元高度是多少；（8）要求用脱吸因数法求气相总传质单元数N OG；（9）要求用对数平均堆动力法求气相总传质单元数N OG；（10）操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率；（11）塔顶产品的流量塔顶产品中易挥发组分的回收率（对精馏而言）；（12）精馏段的气相负荷、提馏段的液相负荷（kmol/h）；（13）实际回流比是最小回流比的多少倍；（14）提馏段操作线方程和q线方程；（15）最小理论板和进料口的位置；（16）塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成；（17）若塔顶第2块实际板的液相默弗里板效率为0.6，求塔顶第2块实际板上升蒸汽的组成；（18）全凝器的热负荷Q C和冷凝水消耗量W c；（19）再沸器的热负荷Q B和加热蒸汽消耗量W h；（20）对整个吸收-精馏工艺而言，丙酮回收率为多少。
《化工原理》期中试卷
《化工原理》期中试卷班级 学号 姓名一、选择题（10分，单项选择，每题1分）1、离心泵的安装高度必须限于铭牌所示的允许吸上真空高度以内，否则（ ）A 、烧坏电机；B 、无水压出；C 、产生气缚；D 、产生气蚀。
2、表示间壁两侧两种流体之间换热效率高低的标志是( )。
A 、 导热系数的大小；B 、总传热系数的大小；C 、对流传热分系数的大小3、甘油的导热系数随温度的升高而（ ）A 、 升高；B 、降低；C 、不变。
4、某理想气体在管径不变的管道中流动,若质量流量与操作温度不变,而压力增加一倍,则雷诺准数( )。
A. 增加一倍；B.减小1/2；C.不变；D.增加1/2 。
5、某压力容器安装水封以防止超压。
器中贮有压力为p （表）的气体，为安全起见，水封的高度应为（ ）。
（Pa 为外界大气压，ρ为水的密度）A 、略大于g Pa p ρ-；B 、略小于g Pa p ρ-；C 、略大于g p ρ；D 、略小于gp ρ。
6、水在圆形直管中作滞流流动时，若温度不变，而流速增加一倍，则能量损失（ ）A 、 增加一倍；B 、增加2倍;C 、减少一半；D 、减少一倍7、下列说法正确的是（ ），当操作中不考虑温度差损失时A 、多效蒸发与单效蒸发的生产能力相同；B 、多效蒸发与单效蒸发的生产强度相同；B 、采用多效蒸发可同时提高经济性和生产强度。
8、非均相物系分离的依据为（ ）A 、连续相与分散相具有不同的运动规律；B 、连续相与分散相具有不同的物理性质；C 、操作压力大小不同；D 、连续相与分散相在同一溶剂中的溶解度不同。
9、过滤是分离（ ）的最普遍最有效的单元操作之一。
A 、 乳浊液；B 、悬浮液；C 、含尘气体；D 、含雾气体10、稳定传热的特点是（ ）A 、 任何时间所传递的热量相等；B 、系统内各点的温度只随时间变；C 、 单位时间内传递的热量在任何时刻恒为常数。
二、填空题（每空1分，25分）1、粘度是流体的物理性质之一，其影响因素主要是温度。
2010级《化工原理》试题
2010级《化工原理》试题答案一、填空题（20分）1．化工原理》课程的研究对象是__单元操作_。
它们都是___物理____操作。
2．某设备的真空度为20KPa，当地大气压为100KPa，该设备绝压为__80___KPa。
3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是抛物线形曲线。
其管中心处最大流速为平均流速的___2__倍，摩擦系数λ与Re的关系为___64/Re__。
4．为防止___汽蚀_现象发生，必须限制泵的安装高度。
当地大气压越高，泵的允许安装高度越__高__。
5．过滤方程中qe、θe均为__虚拟___量，它们是因为____过滤介质阻力_____而引起的。
6．含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s,则降尘室的最大生产能力为___0.36__m3/s。
7．对流传热阻力主要集中在___滞流层___，所以__增大流速___可加强传热。
8．传热的三种基本方式为__热传导__、对流和__热辐射____。
9．列管换热器主要由_壳体____、封头___管束___和管板等四大部件构成。
10．在蒸发过程中产生的蒸汽称为二次蒸汽，按二次蒸汽的利用情况可将蒸发分为___单效蒸发___ 和__多效蒸发____。
11．在单效蒸发中，每小时将2000kg的某种水溶液从10%连续浓缩到30%，水分的蒸发量为___1333.3___kg/h。
12．单向扩散和双向扩散分别是针对___吸收___模型和___精馏_____模型的，两者相比，前者有__整体流动___，所以扩散通量更__大__一些。
13．吸收是利用混合气体中各组分___溶解度___的差异进行分离的。
升高温度亨利系数E___增大_。
14．某吸收系统气膜吸收系数k G=2.74×10-7kmol/(m2·s·KPa)，液膜吸收系数k l=6.94×10-5m/s，溶解度系数H=1.5 kmol/(m3·KPa)，则气相吸收总系数K G=_2.73×10-7_，该过程属___气膜___控制，被吸收气体为__易溶__气体。
化工原理期中测验标准答案
离心泵的气缚现象：离心泵在开启前、泵内存在空气，开启后不能形成足够的真空度将 液体吸入泵内，因而不能输送液体。影响离心泵的正常操作。（5 分） 离心泵的汽蚀现象：离心泵入口处流体的压力低于输送流体温度下的饱和蒸气压力，会引起 流体气化，气体随流体在泵内流动时，压力增加，蒸汽冷凝，形成强烈的冲激，会剥蚀离心 泵表面。汽蚀现象会引起离心泵的损坏。（5 分）
四、问答题
水蒸汽在金属管外冷凝有哪二种方式？比较这二种冷凝方式的传热效果？工业上常采用哪 一种冷凝方式？
(1) 膜状冷凝、滴状冷凝。（4 分） （2）滴状冷凝的传热系数比膜状冷凝要大，主要是它的传热面为金属壁，导热系数水
膜大很多。（4 分） （3）工业常用膜状冷凝，因为在金属材料表面，水蒸气很难实现滴状冷凝。（2 分）
五、计算题 水泵的扬程：222.62 m
六、计算题 （1） 冷却水用量：4.705 kg/s （2） 传热面积：3.38 平方米 （3） 可完成任务。
《化工原理》期中测验答案
一、 填空题Байду номын сангаас
1. 动量传递、热量传递、质量传递。 2. 61.33 kPa 3. 质量 4. 0.6 5. 10000，湍流 6. 离心力 7. 滤饼 8. 热传导、对流、热辐射 9. 黑体 10.真空泵
二、 选择题 1. C、 2. D、 3. A、 4. A 5. C
三、 问答题
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6. 管路计算中有三种情况，不用试差法的为（A）。
A、已知管径、管长和流体输送量等，求能量损失、外功等B、已知管径、管长和能量损失等，求流速或流量C、已知管长、流量和能量损失等，求管径7. 离心泵的效率η和流量Q的关系为（ B）A.Q增大，η增大B.Q增大，η先增大后减小C.Q增大，η减小D.Q增大，η先减小后增大8．离心泵停止操作时宜（ A ）A.先关出口阀后停电B.先停电后关阀C.先关出口阀或先停电均可D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀9．有自吸能力的泵是（ B ）A.离心泵与旋涡泵B.往复泵与旋转泵C.齿轮泵与离心泵D.旋转泵与旋涡泵10．往复泵适用于（C）A.大流量且要求流量特别均匀的场合B.介质腐蚀性特别强的场合C.流量较小，压头较高的场合D.投资较小的场合二、判断题（每小题1.5分，共12分。
）1．除极高压强外，一般液体和气体的密度随压强和温度的变化而变化。
（×）2．在静止、连续的同一液体（密度相同）内，处于同一水平面上的各点的压强相等。
（√）3．在流动体系中，稳态流动是指各截面上流体的流速、压强、密度等有关物理量随位置和时间变化而变化。
（×）4．孔板流量计具有测量范围广、能量损失小、结构简单等特点。
（×）5. 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，则含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为1372 kg/m3。
（√）6．离心通风机选择时，当确定风机的类型后，根据以风机进口状态计的实际风量和实验条件下的风压选择合适的机号。
（√）7．旋转泵和旋涡泵可以直接启动无需向泵内灌满液体。
（×）8. 离心泵转数增加一倍，则流量增加一倍、功率增加二倍、扬程增加三倍。
（×）1.某设备的表压强为150kPa ，则它的绝对压强为 251.33kPa ；另一设备的真空度为300mmHg ，则它的绝对压强为 460mmHg 。
（当地大气压为101.33 kPa ）2．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是抛物线型曲线。
其管中心最大流速为平均流速的__ 2 _倍，摩擦系数λ与Re 关系为__64/Re __。
3．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_ 层流内层__，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度 愈薄 。
4.牛顿粘性定律的表达式为_τ = μ du/dy ，该式应用条件为_牛顿型 _流体作层流流动。
5．水力半径的定义式为__r H = 流通截面积/润湿周边长 _，当量直径为__4__倍水力半径。
6．离心泵的泵壳制成蜗壳状，其作用是 减少能量损失和使部分动能转换为静压能 。
7．离心泵的主要特性曲线包括 H-Q 线 、 N-Q 线 和 η-Q 线 三条曲线。
8．离心泵启动前需要先向泵内充满被输送的液体，否则将可能发生 气缚 现象。
而当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生 气蚀 现象。
9．离心泵安装在一定管路上，其工作点是指 离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点 。
10．离心泵通常采用 出口阀门 调节流量；往复泵采用 旁路 调节流量。
11．离心通风机的全风压是指 静风压与动风压之和 ，它的单位是 Pa 或mmH 2O 柱 。
12．齿轮泵的特点是，适宜于输送 粘稠液体以至膏状物 液体，而不宜于输送 含有固体粒子的悬浮物 。
四、计算题（共45 分。
）1、有一输水系统，敞开的高位槽水面高于地面8m ，水从高位槽底部进入水管流向大气，水管出口高出地面2m 。
输水管为φ108mm ×4mm 管。
已知水流动时的阻力损失可用下式计算：h f =45(u 2/2),其中u 为管内流速。
试求：（1）输水管中的流量；（2）欲使水的流速增加10%，应将高位槽液面增高多少米？（设在两种情况下高位槽液面均恒定。
）（10分） 解:（1）取高位槽水面为1-1截面，水出口管管口为2-2截面，以地面为基准面，则已知：Z 1=8m,Z 2=2m ；u 1=0；P 1=P 2=Pa ；We=0。
=++22111u p g Z ρf h u p g Z ∑+++22222ρ根据题意，有 =g 8)2(452222u u g ++， 得 u=1.60 m/s故 Vs=uA=0.0126m 3/s=45.2m 3/h（2）水的流速增加10%，即u=1.1×1.6=1.76m/s设高位槽液面增加的高度为h,则=+g h )8()2(452222u u g ++得 h=1.26m2．如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U 管压差计，压差计读数R =200mm 。
其管内的流体和指示液均为水，压差计上部为空气，设空气和水的密度分别为ρg =1.2 kg/m 3与ρ=1000 kg/m 3，试求两截面间的压强差。
（10分）解：根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则p a =p a '又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1－ρgMp a '=p 2－ρg （M －R ）－ρg gR 联立上三式，并整理得 p 1－p 2=（ρ－ρg ）gR 由于ρg 《ρ，上式可简化为 p 1－p 2≈ρgR所以p1－p 2≈1000×9.81×0.2=1962Pa3、附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据：泵进口处真空表读数p 1=2.67×104Pa(真空度)；泵出口处压强表读数p 2=2.55×105Pa(表压)；泵的流量Q =12.5×10－3m 3/s ；功率表测得电动机所消耗功率为6.2kW ；吸入管直径d 1=80mm ；压出管直径d 2=60mm ；两测压点间垂直距离Z 2－Z 1=0.5m ；泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为0.93；实验介质为20℃的清水。
试求：在此流量下泵的压头H 、轴功率N 和效率η。
（12分）解：（1）泵的压头在真空表及压强表所在截面1－1与2－2间列柏努利 方程：=+++H gu g p Z 22111ρf H g u g p Z +++22222ρ式中 Z 2－Z 1=0.5m ； p 1=－2.67×104Pa （表压）， p 2=2.55×105Pa （表压）u 1=()m/s 49.208.0105.12442321=⨯⨯⨯=-ππd Q ，u 2=()m/s 42.406.0105.12442322=⨯⨯⨯=-ππd Q 两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故温州大学试卷纸H =0.5+()()81.9249.242.481.910001067.21055.22245⨯-+⨯⨯+⨯=29.88mH 2O （2）泵的轴功率 功率表测得功率为电动机的输入功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为0.93，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为： N =6.2×0.93=5.77kW （3）泵的效率===N g QH N N e ρη100077.581.9100088.29105.123⨯⨯⨯⨯⨯- =63.077.566.3=4、用离心泵将20℃的清水以30m 3/h 的流率送至吸收塔的塔顶（表压为4.91×104Pa ），管路出口和水面之间的垂直距离为10m ，管内径为81mm ，直管长度18m ，管路上阀门全开时，所有局部阻力系数之和为13。
泵的特性方程为 H =22.4+5Q -20Q 2（Q 的单位为m 3/min ，下同）；泵的效率为 η =2.5Q -2.1Q 2 ；管路摩擦系数 λ =0.01227+0.7543/Re 0.38 。
试求：（1）泵的理论功率Ne ；（2）泵的最高效率ηmax；（3）因调节泵的出口阀多消耗的功率。
（13分）解：(1)20℃水的密度按ρ=1000kg/m 3；黏度μ=1.005×10-3Pa s 计，则u=(4V/πd 2)1/2=[(4×30/3600)/0.0812π]1/2=1.617 m/sRe=du ρ/μ=0.081×1.617×1000/1.005×10-3=1.303×105λ=0.01227+0.7543/Re 0.38=0.02086∑h f =【(λl/d)+∑ζ】u 2/2=[(0.02086×18/0.081)+13]×1.6172/2=23.06 J/kgWe=∆Z ·g+u 2/2+∆p/ρ+ ∑h f =10×9.81+1.6172/2+49.1×103/1000+ 23.06=171.6 J/kgw s =V ·ρ=30×1000/3600=8.333 kg/s Ne= We ·w s =171.6×8.333=1430 W(2)令效率方程η =2.5Q -2.1Q 2的一阶导数等于0，解得Q=0.5952 m 3/min ，则 ηmax=2.5Q -2.1Q 2=2.5×0.5952-2.1×0.59522=0.744，即74.4%(3)由于Q=30m 3/h=0.5 m 3/min,则H =22.4+5Q -20Q 2=22.4+5×0.5-20×0.52=19.9 m, Ne ′=HQ ρg=19.9×0.5×1000×9.81=1627 W而η =2.5Q -2.1Q 2=2.5×0.5-2.1×0.52=0.725，即72.5% 则 ∆N= (Ne ′- Ne)/η =(1627-1430)/0.725=272 W 。
五．附加题：如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U 形水银测压计，截面2、4间充满水。
已知对某基准面而言各点的标高为z 0=2.1m ， z 2=0.9m ， z 4=2.0m ，z 6=0.7m ，z 7=2.5m 。
试求锅炉内水面上的蒸汽压强。
（10分）温州大学试卷纸解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器内、同一水平面上的压强相等，故有p1=p2，p3=p4，p5=p6对水平面1-2而言，p2=p1，即p2=p a+ρi g（z0－z1）对水平面3-4而言，p3=p4= p2－ρg（z4－z2）对水平面5-6有p6=p4+ρi g（z4－z5）锅炉蒸汽压强p=p6－ρg（z7－z6）p=p a+ρi g（z0－z1）+ρi g（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）则，蒸汽的表压为p－p a=ρi g（z0－z1+ z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6）=13600×9.81×(2.1－0.9+2.0－0.7)－1000×9.81×(2.0－0.9+2.5－0.7)=3.05×105Pa=305kPa。