第一学期化工基础A试卷A答案.doc
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南京师范大学2011-2012学年第一学期
化学与材料科学学院化学专业2009年级
《化工基础A》课程期末试卷(A)答案
班级:
任课教师:
李明海
学号:
姓名:
题号
一
二
三
四
总分
得分
得分
一.填空题(本题共38分)
1、润滑油流过一内径为8mm,长度为3m的铅垂向管段。
已知润滑油的运动粘度为1.5cm2/s,密度为850kg/m3。
油由下向上流动,油的流型为层流流动。
测得上、下游的油的压差值为5X104Pa,则油的流速为
(1)m/s。
2、流体在圆形直管内流动时,当Re>4000时,流体的流型为
(2)。
3、在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为80×103Pa。
在天津操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空表的读数应为(3)。
兰州地区的平均大气压强为85.3×103Pa,天津地区的平均大气压强为101.33×103Pa。
4、如本题附图所示,某厂为了控制乙炔发生炉a内的压强不超过10.7X103Pa(表压),需在炉外装有安全封装置,其作用是当炉内压强超过规定值时,气体就从液封管b中排出。
试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h=(4)m
5、离心泵的工作点是(5)与(6)两条曲线的交点。
6、离心泵气蚀现象产生的原因为(7)。
7、泵起动时应先关闭出口开关,原因是(_____8_______)。
8、离心泵的扬程含义是(____9_______)。
9、试计算直径为95μm,密度为3000kg/m3的固体颗粒在20℃的水中的自由沉降速度(10)m/s,已知水的密度为998.2kg/m3,粘度为1.005X10-5Pa·s。
10、当旋转半径R=0.4m,切向速度ut=20m/s时,离心分离因数为(11)。
11、重力沉降净化器流体处理量计算公式为(12),对于一定的净化器,为了增大流体处理量,往往做成(13)结构。
12、过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩,则恒速过滤过程中滤液体积由Vl增多至V2=2Vl时,则操作压差由ΔPl增大至ΔP2=(14)。
13、旋风分离器性能的好坏,主要以(15)来衡量。
14、现有一厚度为400mm的平壁,内壁温度为1500℃,外壁温度为300℃。
试求通过每平方米壁面的导热速率(热流密度)(16)W/m2。
已知该温度范围内平壁的平均导热系数λ=1.72W/(m•℃)
15、两流体在间壁式换热器中进行换热时,管壁温度接近于(17)侧流体的温度。
(请选择填入热阻大一侧、热阻小一侧、高温一侧、低温一侧)
16、对流传热系统的准数关联式中,Pr的表达式为(18),它表示(19)。
得分
三.计算题(本题62分)
17、12分(5733)
用泵自储油池向高位槽输送矿物油,流量为35T/h。
池及槽皆敞口。
高位槽中液面比池中液面高20m。
管径为108×4mm,油的粘度为2840cP,密度为952kg/m3,泵的效率为50%,泵的轴功率为85kW。
求包括局部阻力当量管长的总管长。
解:
W=35T/h=35´103kg/h
d=108-4´2=100mm=0.1m,m=2840cP=2.84Pa×s
Ne=Nh=85´103´0.5=4.25´104W
Ws=Ne/W=4.25´104´3600/(35´103)=4371J/kg
1--1与2--2间列柏努利方程
gz1+u12/2+p1/r+Ws=gz2+u22/2+p2/r+Shf
z1=0,z2=H=20m,u1=u2=0,p1=p2
\Ws=gH+Shf
\Shf=Ws-gH=4371-9.81´20=4175J/kg
u===35´103/(3600´952´´0.12)=1.30m/s
Re===43.6<2000\层流
l===1.47
∵Shf=l××u2/2
\=×2/u2=´2/1.302=336m
1.以80Y-60型离心式油泵输送汽油。
根据工作情况和泵的特性曲线已确定流量为50m3/h。
操作时油温20℃,汽油在此温度下的蒸气压为193mmHg,密度为650kg/m3。
已知低位油槽液面上方压强为752mmHg(绝),汲入管路在该流量时的阻力为3.35m。
查得在该流量时△h允=3.2m。
问,泵的最大安装高度为多少m?
欲过滤分离某固体物料与水构成的悬浮液,经小试知,在某恒压差条件下过滤常量,滤布阻力,每1m3滤饼中含485㎏水,固相密度为2100,悬浮液中固体的质量分率为0.075。
现拟采用叶滤机恒压差过滤此料浆,使用的滤布、压差和料浆温度均与小试时的相同。
每只滤叶一个侧面的过滤面积为0.4m2,每次过滤到滤饼厚度达30mm便停止过滤,问:
每批过滤的时间为多少?
若滤饼需以清水洗涤,每批洗涤水用量为每批滤液量的1/10,洗涤压差及洗涤水温均与过滤时的相同,问:
洗涤时间是多少?
[解]已知:
3.有一内管为Ф38×3mm套管换热器,管内是湍流流动的水,流量为3000kg/h,入口温度为20℃,比热为4.18kJ/(kg•℃),且管内侧的对流传热系数为1800W/(m2•℃);管隙间是湍流流动的油,与水流动方向相反,流量为2100kg/h,入口温度为100℃,比热为1.88kJ/(kg•℃),管内的对流传热系数为500W/(m2•℃)。
要求将油冷却到40℃,忽略管壁热阻、污垢热阻和热损失,试求:
(1)冷却水的出口温度;
(2)要完成此传热任务,套管换热器的管长;
(3)若水的质量流量增大一倍,而其他条件不变,求以管外表面积为基准的总传热系数K1;
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