食工原理试卷

食工原理期末考试试卷（上）A 2004.1一概念题（30分）1．水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将_减小____，摩擦系数___增大___，管道总阻力损失__不变____。

2．离心泵的主要结构有：____泵壳______、___叶轮_____和____轴封装置___________。

3．一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将___下降_____。

4．降尘室的生产能力只与降尘室的___面积___有关，而与____高度_____无关。

5．流化床中有两种不同的流化形式，即_______散式流化_________和________聚式流化_______ 。

6．两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃, 热流体从100℃被冷却到70℃，逆流时的∆t m=________50__________℃。

并流时的∆t m=________43.3__________℃。

7．板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，则在每一框中滤液穿过厚8．搅拌器放大时使用的一种重要工具是相似原则。

在流化搅拌系统中，需要考虑试验系统（模型）与实际生产系统之间的三种相似，____运动相似_ 、_____动力相似__ 。

9．层流底层越薄_ C__。

A) 近壁面速度梯度越小B)流动阻力越小C)流动阻力越大D)流体湍动程度越小10．双液体U形差压计要求指示液的密度差_C__。

A)大B)中等C)小D)越大越好11．在完全湍流(阻力平方区)时，粗糙管的摩擦系数λ数值_C__。

A)与光滑管一样；B)只取决于Re；C)只取决于相对粗糙度；D)与粗糙度无关。

12．离心泵的性能曲线中的H－Q线是在( C )情况下测定的。

A)效率一定；B)功率一定；C)转速一定；D)管路(l＋∑l e)一定。

13．离心泵调节阀的开度改变时，则( C )A)不会改变管路性能曲线B)不会改变工作点C)不会改变泵的特性曲线D)不会改变管路所需的压头14．转子流量计的工作原理主要是靠流体（C ）。

A)流动的速度B)对转子的浮力C)流动时在转子的上、下端产生了压强差。

15．某板框过滤机，在恒定的操作压差下过滤某种水悬浮液，经两小时后，滤渣刚好充满滤框得滤液15m3，则第一小时可得滤液为：_____C_____。

(过滤介质阻力略而不计)A)7.5m3B)10m3 C)15/2m3 D)缺条件, 无法计算。

16．（判断题）（正确的打√错误的打×）（1）稳定的圆筒壁传热，热通量为常数。

_____（2）在稳态传热中，凡热阻大处其温差也大。

___√___（3）滴状冷凝的传热系数小于膜状冷凝表面传热系数。

____×____（4）沸腾传热时，壁面与沸腾流体的温差愈大，则α愈大___√___。

1．减小；增大；不变2．泵壳；叶轮；轴封装置3．下降4．面积；高度5．散式流化；聚式流化6．50℃；43.3℃7．框厚度之半；框的厚度；框的面积8．几何相似；运动相似；动力相似9．C 10．C 11．C 12．C 13．C 14．C 15．C16．（1）×（2）√（3）×（4）√二、计算题（70分）1(20分)如图所示，水从槽底部沿内径为100mm的管子流出，槽中水位稳定。

阀门关闭时测得R=50cm，h=1.8m。

求：（1）Z A为多少m?（2）阀门全开时的流量。

（3）阀门全开时B处的表压(阀全开时l e/d=15，设摩擦系数λ=0.018)解：（1）阀关时：(ZA +1.8)×1000=0.5×13600 ZA =5m 4分（2）阀全开：对A-A和C-C截面列柏努利方程：8分gZA +pA / +u2A /2=gZc+pC / +u2c /2+ hfA-CpA =0(表压), uA =0(大截面), Zc=0(基准面), pc =0(表压)9.81×5=[0.018(50/0.1+15)+1+0.5](u2c /2)解出：uc =3.02m/s/4)×0.1 V=(2×3.02×3600=88.29 m3/h（3）对A-A到B-B截面列柏努利方程：8分gZA +(pA / )+(u2A /2)=gZB +(pB / )+(u2B /2)+ hfA-BpA =0, uA ≈0, ZB =0 , uB =uC =3.02m/s9.81×5=(pB / )+ (3.0252/2)+(0.018×30/0.1+0.5)3.022/2解出pB =1.75×104 N/m2 （表压）2（15分）用3B57A离心泵将20℃水由水池送到操作压力为1.18×105P a(表压)的塔内。

流程如图所示。

已知管径为φ108mm×4mm，水池液面到排出管出口处的高度为15m，吸入管路和排出管路的阻力损失分别为1.5m和3m（包括进出口阻力损失），要求输水量为45m3/h。

水密度ρ＝998.2kg/m3。

试求：1.管路需要的压头为多少m？2.在图中读出泵实际工作（输水量为45m3/h）的各特性参数值为多少？3. 已知该泵的允许汽蚀余量Δh=4.2m，求泵的安装高度？泵工作地区的大气压为9.81×104 P a。

20℃水的饱和蒸汽压为2.33×103 P a。

解：(1)取水池面为0－0面，流体(水)从管线流到塔内处为1－1截面，并以0－0面为基准面，在0－0和1－1截面间列柏努力方程为：7分He＝Δz＋Δp/ g+∑Hf＝Z2＋(p1－p0)/ g＋1.5+3u＝45/(3600×0.785×0.12) =1.59 m/sHe＝15+1.18×105/(9.81×998.2)+1.5+3=31.55 m水柱当Q＝45m3/h时，管路需要的压头He＝31.55m水柱。

(2) 3分泵工作时Q＝45 m3/h，H＝40m N＝7.5KW ， ＝64％。

(3) Z=m 5分3(15分)某板框压滤机的过滤面积为0.4m2，在恒压下过滤某悬浮液，4h后得滤液80m3，过滤介质阻力可略去不计。

试求：①若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？②若其它情况不变，但操作时间缩短为2h，可得多少滤液？③若在原表压下过滤4h后，再用5m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？设滤液与水性质相近。

解：(1) V2＝K S2θ V/80＝0.8/0.4 4分∴V＝80×2＝160m(2) V/80＝∴V＝80/ ＝55.6m 4分(3) KS2＝V2/θ＝802/4＝1600 m6/h 7分∵(V＋Ve )2 ＝KS2 (θ＋θe )2(V＋Ve )ｄV＝KＳ2ｄθｄV/ｄθ＝KS2/(2(V＋Ve ))＝KS2/2Vθw＝Vw/((1/4)(ｄV/ｄθ)E )＝Vw/((1/4)KS2/(2V)) ＝5/((1/4)×1000/(2×80)) ＝2 h4（20分）有一单壳程单管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸汽加热，干空气以12m/s的流速在管内流过，管径为φ38mm×2.5mm, 总管数为200根。

已知空气进口温度为26℃, 要求空气出口温度为86℃，试求(1)该换热器的管长应为多少m？(2)若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而管径增大为φ54mm×2mm。

总管数减少20%，此时的出口温度为多少？(不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失,忽略蒸汽冷凝、管壁和垢的热阻)。

定性温度下空气的物性数据如下：c p＝1.005kJ/kgK,ρ＝1.07kg/m3,μ＝1.99×10-5 Pa·s, λ＝0.0287W/mK,Pr＝0.697。

解：（1）空气流量＝12×200×(π/4)×0.0332×1.07＝2.2 kg/s 10分Q＝2.2×1.005×（86-26）＝132.7 kJ/s＝(0.023×0.0287/0.033)×(0.033×12×1.07/[0.0199×10-3])0.8×0.6970.4=0 .023×0.0287/0.033×2901×0.866 ＝50.3 W/m2•K忽略蒸汽冷凝，管壁和垢的热阻K＝tm＝((120-26)-(120-86))/lｎ[(120-26)/(120-86)]＝59A＝(132.7×103)/(50.3×59)＝44.7m2管长L＝44.7/(200×π×0.033)＝2.16 m(2) 原管截面＝(200×π/4)×0.0332＝0.171 m2 10分现管截面＝(160×π/4)×0.052＝0.314 m2现管内流速u′＝(0.171/0.314)×12＝6.54 m/s′＝(0.023×0.0287/0.05)×[0.05×6.54×1.07/(0.0199×10-3)]0.8×0.866＝28.5 W/m2•K或W/m2•KA′＝×0.05×2.16 160×＝54.3 m2Q＝2.2×1.005×(t出－26)×103＝28.5×54.3×((120-26)-(120-t出)/ln((120-26)/(120-t出)))＝28.5×54.3×(t出－26)/ln((120-26)/(120-t出))) lｎ(94/(120－t出))＝28.5×54.3/(2.2×1.005×103)t出＝73.3℃食工原理期末考试试卷（上）A1．减小；增大；不变2．泵壳；叶轮；轴封装置3．下降4．面积；高度5．散式流化；聚式流化6．50℃；43.3℃7．框厚度之半；框的厚度；框的面积8．几何相似；运动相似；动力相似9．C 10．C 11．C 12．C 13．C 14．C 15．C16．（1）×（2）√（3）×（4）√二、计算题（70分）1(20分)解：（1）阀关时：(Z A +1.8)×1000=0.5×13600 Z A =5m 4分（2）阀全开：对A-A和C-C截面列柏努利方程：8分gZ A +p A /ρ+u2A /2=gZ c+p C /ρ+u2c∑/2+ h fA-Cp A =0(表压), u A =0(大截面), Z c=0(基准面), p c =0(表压)9.81×5=[0.018(50/0.1+15)+1+0.5](u2c /2)解出：u c =3.02m/s/4)×0.1πV=(2×3.02×3600=88.29 m3/h（3）对A-A到B-B截面列柏努利方程：8分gZ A +(p A /ρ)+(u2A /2)=gZ B +(p B /ρ)+(u2B∑/2)+ h fA-Bp A =0, u A≈0, Z B =0 , u B =u C =3.02m/s9.81×5=(p B /ρ)+ (3.0252/2)+(0.018×30/0.1+0.5)3.022/2解出p B =1.75×104 N/m2 （表压）2（15分）解：(1)取水池面为0－0面，流体(水)从管线流到塔内处为1－1截面，并以0－0 面为基准面，在0－0和1－1截面间列柏努力方程为：7分H e＝Δz＋Δp/ρg+∑H f＝Z2＋(p1－p0)/ρg＋1.5+3u＝45/(3600×0.785×0.12) =1.59 m/sH e＝15+1.18×105/(9.81×998.2)+1.5+3=31.55 m水柱当Q＝45m3/h时，管路需要的压头H e＝31.55m水柱。