浙江大学化工原理考研1994年.pdf
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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=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,=0.04,求:(1)Q;()Pc,若 c 破裂,发生什么现象?Solu:(1)列间的衡算式 Et0=Et1+Wf0-1即CA=CB+Wf0-1=CB+(LAB/d)(u2/
2、2g)u(2dg/LAB)(CA-CB)0.5=1.43m/s Q=Au=ud2/4=1.12m3/s=4040m3/h 即管内流量为4040 m3/h (2)列间的衡算式 Et0=Etc+Wf0-c即 Pa/g=Pc/g+(LAc/d)(u2/2g)+(u2/2g)+Hc Pc=Pa-(LAc/d )(u2)/2-g Hc 80677Pa 如果点破裂,Pa=Pc,则 u,即此时,管中的水处于静止状态。2(12 分)用一直径为200mm 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=0.03,试求:(
3、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,=0.03,求:每kg 水提供能量的表达式;提供功率的表达式;=60%时,Nmax?SOLU:在间划定衡算范围,By Bernoulli-Law Et0=Et1+Wf0-1,H0=(L/d)(u2/2g)所以流速 u 2 0dg/L0.5=9.57m/s 设水轮机置于距出口米处,在间进行衡算,EtA=Et1+Wf-1=Pa/+(H u2/2d)=10
4、1.325+6.87H 每 kg 水提供能量的表达式为EtA=101.325+6.87 提供功率的表达式为 V EtA,V=uA uAEtA3.04 104+2.064 103H 0.6 时,5.07 104+3.44 103H max=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 水流经水轮机时,提供功率的表达式为 3.04 104+2.064 103H=60%时,最大发电为291.466kW 3(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。
5、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=20,求:();()SOLU:(1)Q=Am(T2-T),其中,Am(AA)Ln(A1/A2),A=4D2,A2=4d2,QLn(D/d)/2(D2-d2)(T2-T)=10.5W/m2.(2)Q=kAw(tw-t)=kAw(T1-t0)k=Q/A1(t1-t0)=
6、50/4 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。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 ,=2hr,T1=120 ,T
7、2=80 ,A=2m2,Cp2=4.18kJ/kgK,Cp1=3.00kJ/kgK,QL=0,求.SOLU:Q=KA tm=Wcp1(T1-T2)=ms2Cp2(t2-t1)t2=t1+WCp1(T1-T2)/(ms2Cp2)=22 tm=(T1-t2)-(T2-t1)/Ln(T1-t2)/(T2-t1)=77.45 K=WCp1(T1-T2)/A tm=0.1W/m2K 即该换热器的传热系数为0.1W/m2K.5(12 分)有一面积为10cm2带有保护套的热电偶嵌入一输送空气的长管内,用来测量空气的温度。已知热电偶的温度读数为300,输气管的壁温为200,空气对保护套管的对流传热系数为 60
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- 浙江大学 化工 原理 考研 1994
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