试题-江南大学-化工原理-04级(1)B卷

开课教研室化工原理命题教师集体命题时间2006.12.20 使用学期06~07学年第一学期总张数 3 教研室主任审核签字

江 南 大 学 考 试 卷 专 用 纸

二、计算题 〖20分〗

需将20℃, 粘度μ=0.001 Pa .s ，流量30 m 3/h 的水送至某塔顶，塔顶压力为4.905×

104Pa(表)，塔顶与取水池水面的高度差为10 m 。输水管φ89mm ×4mm 、长18m ，管路局部阻力系数∑ζ＝13(阀全开)；湍流摩擦系

数λ=0.7543/Re 0.38。试求：(1)求输送所需的有效功率(kW)；(2)又知泵的效率曲线方程：η=2.5Q -2.1Q 2，式中Q 的单位为m 3/min ，求最高效率点的效率并评价此泵是否在高效区工作。

本题得分

(2)

江南大学考试卷专用纸

(3)

04级《食工原理》（1）试卷B参考答案2006.12.

一、概念题（30分）

1．2倍；

2．Reε/d(相对粗糙度)

3．流体静力学表压真空度

4．A

5．B

6．C

7．增大不变

8．过滤区洗涤与脱水区分配头

9．81.55

10．D

11．C

12．固定床流化床气力输送

13．沟流腾涌

14．分离尺度分离强度

15．50℃47.2℃

16．66.7%, 0.375

17．D

18．B

二、(20分)

解：(1)对1-1’和2-2’间列柏努利方程：（14分）

W e=(p2-p1)/ρ+(Z2-Z1)g+(λ×l/d+∑ζ+1)u2/2

u=30/(3600×0.785×0.0812)=1.62 m/s Re=0.081×1000×1.62/0.001=1.31×105

λ=0.7543/(1.31×105)0.38=0.00856

W e=4.905×104/1000+9.81×10+(0.00856×18/0.081+14)×1.622/2

=49.05+98.1+20.87=168.02 J/kg

N e=168.02×(30/3600)×1000＝1400 W=1.4 kW

(2)泵的最高效率在dη/d Q=0处，即Q=2.5/4.2=0.595 m3/min时，（6分）

ηmax=2.5×0.595-2.1×(0.595)2=0.744

现Q=30/60=0.5m3/min，η=2.5×0.5-2.1×0.52=0.725

η/ηmax=0.725/0.744=0.97＞0.92 故此泵在高效区工作。

三、(15分)

解： (1)u =(6.64/3600)/(0.785×0.052)=0.94 m/s

46721

10004.194

.005.02.9983=⨯⨯⨯=

-Re ，为湍流，

λ=0.3164/467210.25=0.0215 （5分） (2)在水面与2－2’截面间列柏努利方程： Z 0+u 02/2g +p 0/ρg =Z 2+u 22/2g +P 2/ρg +∑H 0-2 Z 0=0，u 0=0，Z 2=1 m ，u 2=0.94 m/s

∑H f0-2=12u 22/2g +(0.0215×21/0.05)×u 22/2g =21u 22/2g =21×0.942/2g =0.946 m (p 0-p 2)/ρg =1+0.946/(2×9.81)+0.946=1.99 mH 2O （5分） (3)进水口1-1处的表压p 1

p 1=h ρg =2×1000×9.81=19620 N/m 2=2 mH 2O(表压) （5分）

四、（15分）

解：(1)恒压过滤 V 2+2VV e =KA 2ττ 10分 202+2×20V e =KA 2×16 (a) 482+2×48V e =KA 2×60 (b) (b)/(a) (2304+96V e )/(400+40V e )=60/16 V e =14.89 L=0.014893 m 3 将V e =14.89 L 代入(a)得

KA 2=(202+2×20×14.89)/16=62.225 L 2/min=6.22×10-5 m 6/min 恒压过滤方程为： V 2+29.78V e =62.225τ (2)生产能力V h =48/(60+15)=0.64 L/min 5分 五、（20分）

解：(1)蒸汽用量 Q h =Wr =2205×W kJ/h 5分 Q c =W'c p (t 2-t 1)=7200×2.2×(80-30)=7.92×105 kJ/h Q h =Q c ∴ W =7.92×105/2205=359.2 kg/h

(2)由Q =K o S o ∆t m 5分

∆t m =[(120-30)-(120-80)]/ln[(120-30)/(120-80)]=50/ln(90/40)=61.66℃ S =0.057×3.14×60=10.74 m 2

∴ K o =Q /S o ∆t m =7.92×105×103/(3600×10.74×61.66)=332.2 W/(m 2.K) (3) 1/K o =d o /(αi d i )+1/αo 5分 1/αi =(1/K 0-1/α0)d i /d o =(1/332.2-1/12000)×50/57 αi =389.5 W/(m 2.K) (4)油在管内湍流，

14

.0w

33.08.0i )()(027

.0μμμρλαPr du d =， 5分