09環(huán)境化工原理試驗上試卷A11214

福州大學(xué)2011～2012學(xué)年第一學(xué)期考試A卷（評分標(biāo)準(zhǔn)）課程名稱化工原理實驗B（上）考試日期考生姓名學(xué)號專業(yè)或類型09環(huán)境工程題號一二三四五六七八總分累分人題分2318142916100署名得分考生注意事項：1、本試卷共12頁，請查察試卷中能否出缺頁。2、考試結(jié)束后，考生不得將試卷、答題紙和底稿紙帶出考場。教師注意事項：假如整門課程由一個教師評卷的，只要在累分人欄目署名，題首的評卷人欄目可不署名一、填空、選擇、判斷題（每個空或每個選項1分，共23分）得分評卷人緒論部分1、化工原理實驗屬于工程實驗范圍，其實驗的研究方法除因次剖析法外，還有直接實驗法和數(shù)學(xué)模型法。2、因次剖析法的目的在于（C）、獲取各變量間確實切定量關(guān)系；B、獲取各無因次數(shù)群切實的準(zhǔn)時關(guān)系；C、用無因次數(shù)群取代變量，使實驗與關(guān)系工作簡化；D、用無因次數(shù)群取代變量，使實驗結(jié)果更靠譜。第1頁共14頁第2頁共14頁3、判斷題：（正確的打“√”錯誤的打“×”）A、y值為0.008~0.，1x值為102~108，所以采納雙對數(shù)坐標(biāo)比較適合；（√）B、y值為0.55~0.66，x值為5×103~106，所以采納單對數(shù)坐標(biāo)比較適合；（√）C、對于yaxb函數(shù)關(guān)系，選擇單對數(shù)坐標(biāo)系比較適合。（×）離心泵實驗1、離心泵實驗結(jié)束時，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、對于二臺同型號離心泵的組合操作，判斷以下說法的正誤A、對低阻管路，串連泵流量、揚程小于并聯(lián)泵的流量、揚程（√）B、對高阻管路，并聯(lián)泵流量、揚程大于串連泵的流量、揚程（×）C、若管路兩頭的勢能大于泵所能供給的最大壓頭，則一定用并聯(lián)操作（×）3、離心泵開動前一定充滿液體是為了防備氣縛現(xiàn)象的發(fā)生。4、離心泵銘牌上注明的是泵在泵效率最高時的主要性能參數(shù)。離心泵啟動時應(yīng)當(dāng)封閉出口閥,其原由是會發(fā)生電機起動電流過大。過濾實驗1、過濾推進力一般是指（B）第3頁共14頁過濾介質(zhì)兩邊的壓差；過濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過濾層兩邊的壓差；濾餅兩面的壓差；液體出入過濾機的壓差。2、判斷正誤：A、一個過濾周期中，“過濾時間越長，生產(chǎn)能力越大”的見解是正確的。（×）B、某懸浮液被恒壓過濾時，若過濾介質(zhì)阻力忽視不計，則獲取的濾液量和過濾時間的1次方成正比。（√）23、過濾實驗中，懸浮液儲槽內(nèi)壁上安裝擋板的目的是（C）A、保護槽壁；B、增大攪拌功率；C、克制打漩，改良攪拌成效；D、防備結(jié)垢傳熱實驗1、對于本次傳熱實驗（用飽和水蒸氣來加熱空氣），為有效提升K值，重點在于（A）A、提升管內(nèi)的；B、提升管外的；C、減小垢層熱阻；D、提升管內(nèi)流體流量。2、本實驗中，在通入飽和蒸汽套管間時要清除不凝性氣體，這是因為（B）、不凝性氣體存在可能會惹起爆炸。B、不凝性氣體存在會使蒸汽大大降低。C、不凝性氣體存在會使空氣大大降低。3、判斷以下的說法能否正確A、本次傳熱實驗的空氣流量是用轉(zhuǎn)子流量計丈量的。（×）第4頁共14頁B、在空氣與蒸汽間壁換熱過程中能夠采納提升蒸汽流速的方法來提升傳熱速率。（×）C、本實驗用常壓水蒸氣冷凝加熱空氣，空氣均勻溫度為20℃，則壁溫約為60℃。（×）二、所以剖析法（18分）得分評卷人在研究無相變化強迫湍流下的對流給熱系數(shù)時，已知其影響要素主假如定性長度l、流體的流速u、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱Cp和密度。試用因次剖析法把影響的要素概括成幾個準(zhǔn)數(shù)。提示：（1）影響過程的獨立變量有：f(l、u、、、cp、)n7（2）獨立變量所波及到的基本因次：長度[L]；時間[θ]；溫度[T]；質(zhì)量[M]。m=4此中部分因次為：—[ML3T1]；Cp—[L2T12]；—[M3T1]解：將f(l、u、、、cp、)改為冪函數(shù)的形式：Klaubcdcpef（2分）其余因次為：l—[L]；u—[L1]；—[M1L1]；—[ML3]（4分）（1）將上述各物理量的因次代入上式，得（1分）M3T1K[L]a[L1]b[ML11]c[ML3T1]d[L2T12]e[ML3]f第5頁共14頁（2）將同樣因次的指數(shù)概括在一同：（1分）M3T1KLabcd2e3fbc3d2eMcdfTdc（3）依據(jù)因次一致性原則，上式等號兩邊各基本量的因次的指數(shù)必定同樣，可得方程組：對基本因次[M]:c＋d＋f＝1對基本因次[θ]:－b－c－3d－2e＝－3（4分）對基本因次[T]:－d－e＝－1對基本因次[L]:a＋b－c＋d＋2e－3f＝0（4）設(shè)用此中兩個末知數(shù)e、f表示為a、b、c、d的函數(shù)，則：（4分）a＝－b＋c－d－2e＋3fa＝f－1b＝3－c－3d－2eb＝fc＝1－d－fc＝e－fd＝1－ed＝1－eα＝Klf-1、uf、μe-f、λ1-e、Cpe、ρf（5）依據(jù)π定理可知，能夠構(gòu)成I=n-m=7-4=3個無因次數(shù)群。將同樣指數(shù)的物理量歸在一同，兩邊同時乘l得：lCPelu)feRef（2分）K()(即：NuKPr三、簡答題（14分）得分評卷人1、（4分）在恒壓過濾過程中，要保證過濾常數(shù)為定值，實驗中應(yīng)注意哪些問題？第6頁共14頁答：在恒壓過濾過程中，2p1sK，由此式可知，要保證過濾常數(shù)為定值，r0實驗中應(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1分）2、（5分）為何本次離心泵實驗所測出的管路特征曲線是一條無顯然截距且近似經(jīng)過原點的曲線？答:管路特征曲線方程為：HeABQ2式中：Azpg值的大小決定了曲線的截距，它由管路兩頭實質(zhì)條件決定。本次實驗時，0，所以Az，z指管路出口與水箱液面之間的高度，因為此高度很小，所以本次實驗的A值很小，靠近于零，所以所測出的管路特征曲線，是一條無顯然截距且近似經(jīng)過原點的曲線。(B代表管路系統(tǒng)的阻力特征，由管路狀況決定，當(dāng)液體處于高度湍動時，B為常數(shù)。)3、（5分）傳熱實驗中，跟著流量的增大，Re增大，增大，空氣的出口溫度倒是降落的，為何？因為本次實驗Kd1Re0.8u0.8，（2分）1d21QKAtmu0.8（1分）第7頁共14頁t2t1Q，Qu0.2（2分）ms2cp2ms2cp2所以跟著流量的增大，出口溫度倒是降落的。第8頁共14頁四、數(shù)據(jù)辦理（29分）得分評卷人1、（15分）本實驗使用的離心泵為：WB70/055微型離心泵，流量1.2～7.2m3/h，電機功率0.55kW，揚程13～21m，轉(zhuǎn)速2900r/min，兩測壓口間的垂直距離為0.45m，吸入管路的直徑為0.025m，清除管路的直徑為0.045m。表1為兩臺WB70/055微型離心泵并聯(lián)組合辦理后的部分實驗數(shù)據(jù)表，圖1為該型號的兩臺泵并聯(lián)、串連組合的特征曲線。試求：（1）請將表1的第3組實驗數(shù)據(jù)補齊，并寫出詳細的計算過程，包含計算用到的公式、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)管路上閥門全開時管的總長為40m（包含全部局部阻力在內(nèi)），摩擦要素取0.02。懇求出該管路特征曲線方程，將其畫在圖1中，并議論對于該管路若采納兩臺WB70/055微型離心泵串連或并聯(lián)組合來輸送清水，應(yīng)當(dāng)采納哪一種組合更適合？表1并聯(lián)泵實驗數(shù)據(jù)表Q/(m3/h)ρ/(kg/m3)u出u入序號P入/MpaP出/Mpa/(m/s)/(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第9頁共14頁He,m5045403530252015105001234567893Q,m/h圖1串、并聯(lián)泵特征曲線圖解：(1)（7分）u入Q11.72/3600/23.32m/s（2分）0.7850.02520.785d2u出Q11.72/36002.05m/s（2分）0.7850.04520.785d2HZ出Z入p出p入u2出u2入g2g（3分）0.45(0.1450.009)1062.0523.322999.509.8129.8115.8m（2）（8分）heAbQ2zpl(Q/0.785d2)2gd2g50.0240Q2（4分）0.02850.785229.8150.2967Q2將其畫在圖上如圖1所示（2分），由圖可得對于該管路，Q并<Q串,，H并<H串，所以應(yīng)當(dāng)選串連組合。（2分）第10頁共14頁2、（14分）傳熱實驗測得第4點數(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視不計。（1）請計算出該點的Re和Nu的值并填入表2中。（2）請用雙對數(shù)坐標(biāo)作圖，并整理出NuARem的關(guān)系式。表1傳熱實驗數(shù)據(jù)序號空氣入口溫度空氣出口溫度水蒸汽溫度空氣體積流量ｔ(℃)ｔ(℃)T(℃)V（3）12m/s430661000.0104表2傳熱實驗數(shù)據(jù)結(jié)果序號1234Re24801293013492039134Nu65.675.186.494.1V0.010436.70m/s（1分）解：（1）u220.785ddu0.01939134（1分）Re1051.96第11頁共14頁QMs2Cp2t1.1000.01041005(6630)413.90(w)（1分）tmt2Tstt1=663049.85(℃)（2分）ln1ln[(10030)(10066)]Tst2Kd1Qtm3.14413.9120.19(wm2k1)（1分）l0.022149.852Kd1120.190.022139.17（1分）d20.019Nu2d2139.170.01994.1（1分）0.0281（2）線上取點正確（1分）mlogNu2logNu10.7898（2分）或：用聯(lián)立方程求解：logRe2logRe1Nu1ARe1m線中取Nu100時，Re42000Nu2mARe2log100loga0.7898log42000解得：m0.7898（2分）2logA3.651logA1.651A0.0222（2分）A0.0222（2分）Nu0.0222Re0.7898（1分）Nu0.0222Re0.7898（1分）第12頁共14頁五、實驗方案設(shè)計（16分）得分評卷人現(xiàn)需要用實驗室的板框過濾機過濾含5.0%CaCO3的水懸浮液，并測定其在5壓強差下的過濾常數(shù)K和qe。請你寫出測定過濾常數(shù)K和qe的實驗原2×10pa理，并設(shè)計出原始數(shù)據(jù)記錄表。答；依據(jù)恒壓過濾方程：q22qqK（2分）e將式（1）積分得1q2qe（2分）qKK上式為向來線方程。實驗時，在5壓強差下進行過濾，測出過濾時pa間及濾液累計量V的數(shù)據(jù)（見表1），經(jīng)過數(shù)據(jù)辦理，而后在直角坐標(biāo)紙上標(biāo)繪對q的關(guān)系，所得直線斜率為1，截距為2qe