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《1994年浙江大学考研化工原理真题及答案.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1994年（共七大题）1．（12分）用一条水管将两个水位差为6m的水库连通。管线总长为720m,在离高位水库240m管线上的C点处于管线的最高位置,C点高出高位水库的水面3m。管线的直径为1m,水在该管内流动的摩擦系数λ=0.04。试求(1)管内的流量,以m3/h表示;(2)点C的流体压力。如果管线在点C发生破裂,将会发生什么现象。[LAB=720mm,LAC=240mm,HCA=-3m,HCB=-6m,d=1m,λ=0.04,求：(1)Q；（２）Pc,若c破裂，发生什么现象？]Solu:(1)列０－１间的衡算式Et0=Et1+Wf0-1即ＨCA=ＨCB+Wf0-1=
2、ＨCB+λ(LAB/d)(u2/2g)∴u＝[(2dg/λLAB)(ＨCA-ＨCB)]0.5=2.02m/sQ=Au=πud2/4=1.59m3/s=5709m3/h即管内流量为5709m3/h(2)列０－Ｃ间的衡算式Et0=Etc+Wf0-c即Pa/ρg=Pc/ρg+λ(LAc/d)(u2/2g)+(u2/2g)+Hc∴Pc=Pa-（λLAc/d＋１)(ρu2)/2-ρgHc＝80677Pa如果Ｃ点破裂，Pa=Pc假设此时水管中的水静止则u=0那么EtA=Pa/ρEtC=Pc/ρ+g(Hc-HA)则EtC＞EtA则水将由C点回流至A2．（12分）用一直径为200mm
3、的管道将一高位水库中的水引到水库水面以下70m处排入大气,管线全长为100m。管线上装有一水轮机,用它来带动发电机发电。已知管路的摩擦系数λ=0.03,试求：(1)每kg水流经水轮机时,所能提供能量的表达式;(2)管内的水流经水轮机时,所能提供功率的表达式;(3)如水轮机-发电机组的效率为60%,试求最大发电功率.[d=200mm,H=70m,L=100m,λ=0.03,求：每kg水提供能量的表达式;提供功率的表达式；η=60%时，Nmax＝？]SOLU:在０－１间划定衡算范围，ByBernoulli-LawEt0=Et1+Wf0-1,H0=λ(L/d)(u2/2g
4、)所以流速u＝[2Ｈ0dg/λL]0.5=9.57m/s设水轮机Ａ置于距出口Ｈ米处，在Ａ－１间进行衡算，EtA=Et1+WfＡ-1=Pa/ρ+λ(Hu2/2d)=101.325+6.87H∴每kg水提供能量的表达式为EtA=101.325+6.87Ｈ提供功率的表达式为Ｎ＝ρVEtA,V=uA∴Ｎ＝ρuAEtA＝3.04×104+2.064×103H∴η＝0.6时，Ｎ′＝Ｎ／η＝5.07×104+3.44×103H∴Ｎmax′=Ｎ´(H=70m)=2.91×105W=291.466kW∴每kg水流经水轮机时，提供能量表达式为EtA=101.325+6.87H每kg水流经
5、水轮机时，提供功率的表达式为Ｎ＝3.04×104+2.064×103Hη=60%时，最大发电为291.466kW3．（12分）有两个铜质薄球壳,内球壳外径为0.05m,外球壳内径为0.1m,两球壳间装入一种其导热系数待测的粉粒料。内球内用电加热,输入电功率为50W,热量稳定地传向外球,然后散发到周围大气中。两球壁上都装有热电偶,测得内球壳的平均壁温为120℃,外球壳的平均壁温为50℃，周围大气环境温度为20℃,设粉粒料与球壁贴合,试求:(1)待测材料的导热系数;(2)外球壁对周围大气的传热系数。[d=0.05,D=0.1,N=50w,T1=50℃,T2=120℃,t0
6、=20℃,求：（１）а１；（２）Ｋ]SOLU:(1)Q=а１Am(T2-T１),其中，Am＝（A１－A２）／[ln(A1/A2),A１=4πD2,A2=4πd2,∴а１＝[2Qln(D/d)]/[π(D2-d2)(T2-T１)]=10.5W/m2.℃(2)Q=kAw(tw-t)=kA1(T1-t0)∴k=Q/A1(t1-t0)=50/[4π×0.12×(50-20)]=13.26w/m2.℃∴待测材料的导热系数为10.5W/m2.℃；外球壁对周围大气的传热系数为13.26W/m2℃.4．（12分）一油槽内装有1吨热的重油,用冷却水流经装于油槽内的盘管式换热器以冷却重油
7、。已知冷却水的流量2kg/s,水的进口温度维持为20℃不变。由于油-水间的换热,2小时内将油从120℃冷却到80℃,已知冷却盘管的传热面积为2m2,试核算该换热器的传热系数。已知水的比热为4.18kJ/(kg·K),重油的比热为3.00kJ/(kg·K),槽内油温均匀一致,并可略去热损失。[W=1T=103kg,ms2=2kg/s,t1=20℃,τ=2hr,T1=120℃,T2=80℃,A=2m2,Cp2=4.18kJ/kgK,Cp1=3.00kJ/kgK,QL=0,求Ｋ.]SOLU:Q=KAΔtmτ=Wcp1(T1-T2)=ms2Cp2(t2-t
