流体力学与传热12A(附参考答案)

1、诚信应考,考试作弊将带来严重后果!华南理工大学期末考试?流体力学与传热?试卷考前须知：1.考前请将密封线内填写清楚；2.所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)；3考试形式：闭卷；4.本试卷共六大题，总分值 100分，考试时间120分钟。题号-一一二二三三四五六总分分数201015201520100得分评卷人一、填空选择题：20分，每题2分1、流体在圆形管道中作完全湍流流动，如果只将流速增加一倍，阻力损失为原来的 4倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，那么阻力损失为原来的1/2 倍。2、 离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、_N-Q和 n -Q 曲线等。3、 气体的粘度随温度升高而增加，水的粘度

2、随温度升高而降低 。4、 测量流体体积流量的流量计有转子流量计、孔板流量计 和涡轮流量计。)题 答 不 内 线 封 密5、 (1)离心泵最常用的调节方法是_B(A) 改变吸入管路中阀门开度(B) 改变压出管路中阀门的开度(C) 安置回流支路，改变循环时的大小(D) 车削离心泵的叶轮2漩涡泵常用的调节方法是B(A) 改变吸入管路中阀门开度(B) 安置回流支流，改变循环量的大小(C) 改变压出管路中阀门的开度(D) 改变电源的电压。6、沉降操作是指在某种 _力场中利用分散相和连续相之间的 密度差异,使之发生相对运动而实现别离的操作过程。7、最常见的间歇式过滤机有板框过滤机和叶滤机连续式过滤机有 真

3、空转筒过滤机 。壳程流动，加热器顶部8、在一卧式加热器中，利用水蒸汽冷凝来加热某种液体，应让加热蒸汽在设置排气阀是为了排放不凝气，防止壳程a值大辐度下降。9、 1为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是A外表光滑，颜色较浅;C外表粗糙，颜色较浅B外表粗糙，颜色较深100 C，空气进口温度为2某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气，设饱和蒸汽温度为20 C，出口温度为80 C，问此套管换热器内管壁温应是_C_OA接近空气平均温度B接近饱和蒸汽和空气的平均温度C接近饱和蒸汽温度10、举出三种间壁式换热器套管 、夹套换热器、 蛇管换热器二、问答题：每题5分，共10分1. 离心泵发生

4、“汽蚀的主要原因是什么？离心泵工作时，在叶轮中心区域产生真空形成低压而将液体吸上。如果形成的低压很低，那么离心泵的 吸上能力越强，表现为吸上高度越高。但是，真空区压强太低，以致于低于体的饱和蒸汽压，那么被吸 上的液体在真空区发生大量汽化产生气泡。含气泡的液体挤入高压区后急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，周围的液体就以极高的速度流向气泡中心，瞬间产生了极大的局部冲击力，造成对 叶轮和泵壳的冲击，使材料手到破坏。把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，称为 气蚀现象。汽蚀是由于液体在一定的温度下到达了它的汽化压力，可见和输送介质，工况有密切的关系 造成汽蚀的主要原因有：1. 进口

5、管路阻力过大或者管路过细；2 .输送介质温度过高；3 流量过大，也就是说出口阀门开的太大；4.安装高度过高，影响泵的吸液量；5 选型问题，包括泵的选型，泵材质的选型等.解决方法：1 .清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小；2 .降低输送介质的温度；3 .减小流量；4.降低安装高度；2、保温瓶在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？保温瓶瓶胆设计成玻璃夹层结构夹层因空气被抽岀接近真空，可防止对流散热损失.其次,瓶胆夹层内两外表均镀有银，铝等低黑度涂层，增加了辐射传热热阻大幅度降低了辐射。三、15分一敞口高位水槽 A中水流经一喉径为 15mm的文丘里管，将浓碱液槽 B中的碱液密度

6、 为1400 kg/m3抽吸入管内混合成稀碱液送入 C槽， 各局部标高如附图所示；输水管规格为 旳7X 3mm, 自A至文丘里喉部M处管路总长包括所有局部阻 力损失的当量长度在内为 20m，摩擦系数可取0.025。(1) 当水流量为8m3/h时，试计算文丘里喉部 M 处的真空度为多少mmHg ；(2) 判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内定 量计算说明判断依据。(3) 如果不能被吸入，可采取那些措施？举两 种方法解1:主管道U VS/A(36000.0510.109 m / s(1)文丘里喉部 M 处 U2 VS/A?(8/3600 )/(/4)0.015212.58 m/s在高位水槽上面与M处

7、界面间的列柏努利方程得:2 2P2/ g (Zi Z2) (U22/2g)(1/d)(u2/2g)12.582270.025(20/0.051) (1.092 /2g)2g1.66mH2。122mmHg(真空度)h碱 碱= 水h水 h水=1.5为400/1000= mH2O(>mH2O)真空度故浓碱液不能被吸入管内。在 B槽液面与M处水平截面间的列柏努利方程得:2Pa/( g) h u /(2g) P?/( g) hf吸(Pa P2)/( g) h u2/(2g) hf吸可见吸入量的大小不仅与 M处的真空度、B槽液面与M处的位差有关，而且与吸入管的 管路情况管径、管长、粗糙度等有关，应增

8、加 M点的真空度，可减少B与M的位 差，增加水的流量，减少 A与M的位差。四、20分用泵将20C水从敞口贮槽送至表压为 2X 105Pa 的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各局部相对位置如下列图。输送管路尺寸为108 x 4mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为 100m各段管长均包括所有局部阻力的当量长 度。当阀门为3/4开度时，真空表读数为30000Pa，两测压口的垂直距离为，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为。试求：(1) 阀门3/4开度时管路的流量(m3/h);(2) 压强表读数Pa；泵的压头m；(4)假设离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。解：1阀门3/4开度时管路

9、的流量(m3/h)；其中,Z02U。Z1U1P12ghf,。1hf,0 111此0.02垒丄d 2g0.1 2 9.810.204u12,在贮槽液面0-0 '与真空表所在截面1-1 '间列柏努利方程。 以0-0 '截面为基准水平面，有：代入上式，得：u 1=m/s， Q= 一 d 2u230.14 .1116 m / h44(2)压强表读数Pa；z0=0， Uo=0, p 0=0表压z 1=2m, p 1=-30000Pa表压在压力表所在截面 2-2 '与容器液面3-3 '间列柏努利方程。仍以0-0 '截面为基准水平面，有:2U2P2gZ32U3

10、P3g2ghf,2 32.5主2gP21000 g10 0105 1000_g0.021004.1229.81解得，p2=433270Pa表压3泵的压头m；在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程,可得,H也z1先产Hf0.5433270300001000 9.8148.7m假设离心泵运行一年后发现有气缚现象,原因是进口管有泄露。五、10分有一降尘室，长6m，宽3m，共20层，每层100mm，用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度3000kg/m3，炉气密度0.5kg/m3，粘度0.035m Pa s，现要除去炉气中 10 m以上的颗粒，试求：1为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？2每小时最多可

11、送入炉气假设干？3假设取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少?解：1设沉降区为滞流，那么Utd2( s )g18因为Ut(10 10 6)2 3000 9.81180.035 10 34.67mm/ sdut10 10 6 4.67 100.03510 3056.67 10 41假设正确由降尘室的别离条件，有3L 4.6 106UtH0.10.28m/s3V 20Aut20 64.67 103 3600 m3 / hV Aut4.67 10 35600 302.6m3/h可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。六、20分一立式换热器规格如下：管长3m,管

12、数30根，管径为 $ 25 2.5 mm，管程为1。现拟 选用此换热器将 CS2饱和蒸气冷凝为饱和液体，其饱和温度为 46 C ,走管外，其流量 W=kg/s,其冷凝潜热为350kJ/kg，比热容为1kW/(kg C )。水走管内，且与 CS2呈逆流流动。冷却水进出口温 度为10 C和30C 。基于换热管外外表的总传热系数分别为K, 200w/ m2 C,其与管内的冷却水的流速0.8次方成正比。1所需要的冷却水的用量2此换热器是否合用？3现将换热器有单管程改为双管程，定量计算换热器是否合用？(4) 通过上述计算你得出什么结论？解：1以管子外外表为基准计算已有换热器的传热面积：A n d0L 30 3.14 0.025 37.07m2(1)求所需的传热面积冷凝段的传热量Q W r0.135035kW平均温差冷却水用量WQ350.42kg / sCPc t2t14.183010平均温差4646C3010Ctm1361624.66 C