09环境化工原理试验上试卷A11214

福州大学2011～2012学年第一学期考试A卷（评分标准）课程名称化工原理实验B（上）考试日期考生姓名学号专业或类型09环境工程题号一二三四五六七八总分累分人题分2318142916100署名得分考生注意事项：1、本试卷共12页，请查察试卷中能否出缺页。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和底稿纸带出考场。教师注意事项：假如整门课程由一个教师评卷的，只要在累分人栏目署名，题首的评卷人栏目可不署名一、填空、选择、判断题（每个空或每个选项1分，共23分）得分评卷人绪论部分1、化工原理实验属于工程实验范围，其实验的研究方法除因次剖析法外，还有直接实验法和数学模型法。2、因次剖析法的目的在于（C）、获取各变量间确实切定量关系；B、获取各无因次数群切实的准时关系；C、用无因次数群取代变量，使实验与关系工作简化；D、用无因次数群取代变量，使实验结果更靠谱。第1页共14页第2页共14页3、判断题：（正确的打“√”错误的打“×”）A、y值为0.008~0.，1x值为102~108，所以采纳双对数坐标比较适合；（√）B、y值为0.55~0.66，x值为5×103~106，所以采纳单对数坐标比较适合；（√）C、对于yaxb函数关系，选择单对数坐标系比较适合。（×）离心泵实验1、离心泵实验结束时，应（A）A、先关出口阀后停电；B、先停电后关出口阀；C、先关出口阀或先停电均可。2、对于二台同型号离心泵的组合操作，判断以下说法的正误A、对低阻管路，串连泵流量、扬程小于并联泵的流量、扬程（√）B、对高阻管路，并联泵流量、扬程大于串连泵的流量、扬程（×）C、若管路两头的势能大于泵所能供给的最大压头，则一定用并联操作（×）3、离心泵开动前一定充满液体是为了防备气缚现象的发生。4、离心泵铭牌上注明的是泵在泵效率最高时的主要性能参数。离心泵启动时应当封闭出口阀,其原由是会发生电机起动电流过大。过滤实验1、过滤推进力一般是指（B）第3页共14页过滤介质两边的压差；过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差；滤饼两面的压差；液体出入过滤机的压差。2、判断正误：A、一个过滤周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的见解是正确的。（×）B、某悬浮液被恒压过滤时，若过滤介质阻力忽视不计，则获取的滤液量和过滤时间的1次方成正比。（√）23、过滤实验中，悬浮液储槽内壁上安装挡板的目的是（C）A、保护槽壁；B、增大搅拌功率；C、克制打漩，改良搅拌成效；D、防备结垢传热实验1、对于本次传热实验（用饱和水蒸气来加热空气），为有效提升K值，重点在于（A）A、提升管内的；B、提升管外的；C、减小垢层热阻；D、提升管内流体流量。2、本实验中，在通入饱和蒸汽套管间时要清除不凝性气体，这是因为（B）、不凝性气体存在可能会惹起爆炸。B、不凝性气体存在会使蒸汽大大降低。C、不凝性气体存在会使空气大大降低。3、判断以下的说法能否正确A、本次传热实验的空气流量是用转子流量计丈量的。（×）第4页共14页B、在空气与蒸汽间壁换热过程中能够采纳提升蒸汽流速的方法来提升传热速率。（×）C、本实验用常压水蒸气冷凝加热空气，空气均匀温度为20℃，则壁温约为60℃。（×）二、所以剖析法（18分）得分评卷人在研究无相变化强迫湍流下的对流给热系数时，已知其影响要素主假如定性长度l、流体的流速u、粘度、导热系数、比热Cp和密度。试用因次剖析法把影响的要素概括成几个准数。提示：（1）影响过程的独立变量有：f(l、u、、、cp、)n7（2）独立变量所波及到的基本因次：长度[L]；时间[θ]；温度[T]；质量[M]。m=4此中部分因次为：—[ML3T1]；Cp—[L2T12]；—[M3T1]解：将f(l、u、、、cp、)改为幂函数的形式：Klaubcdcpef（2分）其余因次为：l—[L]；u—[L1]；—[M1L1]；—[ML3]（4分）（1）将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页共14页（2）将同样因次的指数概括在一同：（1分）M3T1KLabcd2e3fbc3d2eMcdfTdc（3）依据因次一致性原则，上式等号两边各基本量的因次的指数必定同样，可得方程组：对基本因次[M]:c＋d＋f＝1对基本因次[θ]:－b－c－3d－2e＝－3（4分）对基本因次[T]:－d－e＝－1对基本因次[L]:a＋b－c＋d＋2e－3f＝0（4）设用此中两个末知数e、f表示为a、b、c、d的函数，则：（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）依据π定理可知，能够构成I=n-m=7-4=3个无因次数群。将同样指数的物理量归在一同，两边同时乘l得：lCPelu)feRef（2分）K()(即：NuKPr三、简答题（14分）得分评卷人1、（4分）在恒压过滤过程中，要保证过滤常数为定值，实验中应注意哪些问题？第6页共14页答：在恒压过滤过程中，2p1sK，由此式可知，要保证过滤常数为定值，r0实验中应注意保持压力的恒定和悬浮液的温度不变、悬浮液的浓度不变。（公式、压力、温度、浓度每点1分）2、（5分）为何本次离心泵实验所测出的管路特征曲线是一条无显然截距且近似经过原点的曲线？答:管路特征曲线方程为：HeABQ2式中：Azpg值的大小决定了曲线的截距，它由管路两头实质条件决定。本次实验时，0，所以Az，z指管路出口与水箱液面之间的高度，因为此高度很小，所以本次实验的A值很小，靠近于零，所以所测出的管路特征曲线，是一条无显然截距且近似经过原点的曲线。(B代表管路系统的阻力特征，由管路状况决定，当液体处于高度湍动时，B为常数。)3、（5分）传热实验中，跟着流量的增大，Re增大，增大，空气的出口温度倒是降落的，为何？因为本次实验Kd1Re0.8u0.8，（2分）1d21QKAtmu0.8（1分）第7页共14页t2t1Q，Qu0.2（2分）ms2cp2ms2cp2所以跟着流量的增大，出口温度倒是降落的。第8页共14页四、数据办理（29分）得分评卷人1、（15分）本实验使用的离心泵为：WB70/055微型离心泵，流量1.2～7.2m3/h，电机功率0.55kW，扬程13～21m，转速2900r/min，两测压口间的垂直距离为0.45m，吸入管路的直径为0.025m，清除管路的直径为0.045m。表1为两台WB70/055微型离心泵并联组合办理后的部分实验数据表，图1为该型号的两台泵并联、串连组合的特征曲线。试求：（1）请将表1的第3组实验数据补齐，并写出详细的计算过程，包含计算用到的公式、物理量的单位；（2）现有一管路，需将20℃的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面5m。水塔及贮水池水面恒定不变，均与大气相通，输送管路为φ32mm×2mm的钢管，当管路上阀门全开时管的总长为40m（包含全部局部阻力在内），摩擦要素取0.02。恳求出该管路特征曲线方程，将其画在图1中，并议论对于该管路若采纳两台WB70/055微型离心泵串连或并联组合来输送清水，应当采纳哪一种组合更适合？表1并联泵实验数据表Q/(m3/h)ρ/(kg/m3)u出u入序号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页共14页He,m5045403530252015105001234567893Q,m/h图1串、并联泵特征曲线图解：(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将其画在图上如图1所示（2分），由图可得对于该管路，Q并<Q串,，H并<H串，所以应当选串连组合。（2分）第10页共14页2、（14分）传热实验测得第4点数据见表1。定性温度下空气密度为1.100[kg/m3]，定压比热1005[J/kg.℃]，导热系数0.0281[w/m.℃]，粘度1.96×10-5[Pa.s]。换热管长度为1.0[m]，管内径0.019[m]，管外径0.022[m]。管壁和污垢热阻可忽视不计。（1）请计算出该点的Re和Nu的值并填入表2中。（2）请用双对数坐标作图，并整理出NuARem的关系式。表1传热实验数据序号空气入口温度空气出口温度水蒸汽温度空气体积流量ｔ(℃)ｔ(℃)T(℃)V（3）12m/s430661000.0104表2传热实验数据结果序号1234Re24801293013492039134Nu65.675.186.494.1V0.010436.70m/s（1分）解：（1）u220.785ddu0.01939134（1分）Re1051.96第11页共14页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）线上取点正确（1分）mlogNu2logNu10.7898（2分）或：用联立方程求解：logRe2logRe1Nu1ARe1m线中取Nu100时，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页共14页五、实验方案设计（16分）得分评卷人现需要用实验室的板框过滤机过滤含5.0%CaCO3的水悬浮液，并测定其在5压强差下的过滤常数K和qe。请你写出测定过滤常数K和qe的实验原2×10pa理，并设计出原始数据记录表。答；依据恒压过滤方程：q22qqK（2分）e将式（1）积分得1q2qe（2分）qKK上式为向来线方程。实验时，在5压强差下进行过滤，测出过滤时pa间及滤液累计量V的数据（见表1），经过数据办理，而后在直角坐标纸上标绘对q的关系，所得直线斜率为1，截距为2qe