天津大学《化工流体流动与传热》期末考试试卷及参考答案

。 2. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的

倍。 B. 6； B. 0.6m；

C. 4； C. 2.4m；

D. 1。 。 D. 4.8m。 、 A. 2； A. 1.2m；

和

。 。 B. Q增大，η先增大后减小； D. Q增大，η先减小后增大。 ；生产能力 C. 下降；

。

3. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为 4. 湍流速度边界层是由 层构成的，它们分别是 5. 离心泵的效率η和流量Q的关系为 A. Q增大，η增大； C. Q增大，η减小； 6. 若沉降室高度降低，则沉降时间 A. 不变；

B. 增加；

。 D. 不确定。 7. 恒压下过滤某悬浮液，已知过滤10min后得到滤液5L，又过滤5min后，又得到滤液1.5L，则过滤常数Ve为

A. 5.125 L； A. 减小；

B. 3.719 L；

B. 不变；

C. 2.937 L；

。 C. 不确定；

D. 2.375 L。 D. 增大。 8. 离心泵的气蚀余量减小，则其抗气蚀能力 9. 在间壁换热器中，换热器的总传热系数Ko与管内、外两侧流体的对流传热系数i、o之间的关系为_____。 A. i>Ko>o；

和

B. iKo<o；

。 D. io。 ， 10. 蒸发过程中引起温度差损失的原因有 ， 共 2 页，第 1 页 二、解释下列概念或术语 1. 欧拉（Euler）方法 2. 边界层分离 3. 过滤速率 4. 混合杯温度 三、用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa的密闭高位槽中。已知液体的流量为4 m3/h，密度为1200 kg/m3、粘度为0.96103Pa·s ；输送管路的内径为32 mm，管路总长度为50 m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m。试计算该离心泵的效率。 四、某单程列管式换热器，其换热管为252 mm的不锈钢管，管长为3m，管数为32根。在该换热器中，用25℃的水将壳程的110℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为8.2103 W/(m2·℃)。水的流量为15000 kg/h，平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)；管壁与水的对流传热系数为1000W/(m2·℃)；不锈钢的导热系数为17 W/(m·℃)。试求： 1．总传热系数Ko； 2．水的出口温度。 五、试采用欧拉（Euler）方法，推导沿x 、y方向进行二维分子导热时的导热微分  J / (m3·s)。 方程。设系统内有内热源，单位体积释放的热速率为q 共 2 页，第 2 页

《化工流体流动与传热》期末考试试题答案 （2004～2005学年第1学期） 一、选择与填空 1.

DTTTTT uxuyuzDxyz2. C 3. C

4. 三，层流内层、缓冲层 和 湍流中心 5. B 6. C ；A 7. D 8. D 9. C

10. 溶质存在，液柱压力 和 管路流动阻力 二、解释下列概念或术语 1. 答：欧拉方法以相对于坐标固定的流场内的任一空间点为研究对象，研究流体流经每一空间点物理量的变化。所选流体微元的特点是体积、位置固定，质量随密度而变。 2. 答：边界层在某些情况下会出现与固体壁面相脱离的现象，此时边界层内的流体会倒流并产生旋涡，导致流体的能量损失，此种现象称为边界层分离。 3. 答：单位时间获得的滤液体积称为过滤速率，单位为m3/s。 4. 答：流体的主体温度称为混合杯温度，其定义式为 tbri0ri0ruztdrruzdr 三、解： 选敞口储槽液面为1-1，截面，高位槽液面为2-2，截面，并以截面1-1，为基准水平面，在两截面间列机械能衡算方程，即

u2pHzHf

2g 其中 z15m，u0，p90000Pa

H1590000Hf22.645Hf 12009.81g Hfhf

LLeu2hf() d21

u436000.7850.032du21.382 m/s

5.528104 湍流 Re0.250.0321.38212000.96100.3164(5.52810)40.2530.3164Re0.0206 501.3282hf(0.02061.5)32.17 J/kg

0.0322H22.64532.17/9.8125.924 m

HQ25.9244/360012000.61661.6% 102N1020.55四、解： 1．总传热系数Ko Ko1 do1bdoodmidiKo1694.3 W/(m2·℃)

10.0020.0250.025170.02310000.0218.21032．水的出口温度t2 QWcCpc(t2t1)KoSotm tm(Tt1)(Tt2)tt21 Tt1Tt1lnlnTt2Tt2t2t1 Tt1lnTt2WcCpc(t2t1)KoSolnKSTt1oo Tt2WcCpc（1） SondoL323.140.02537.536 m2

KoSo694.37.5360.3 WcCpc15000/36004.18103代入（1）式，得 ln110250.3 110t2解出 t247℃ 五、解： 根据欧拉观点选一流体微元，流体微元的边长分别为dx、dy、dz，流体微元的体积为dxdydz。对 流体微元进行热量衡算，得 2

（输入的热速率）-（输出的热速率）-（累积的热速率）+（生成的热速率）= 0 即 （输出）-（输入）+（累积）-（生成）= 0 （1） x方向输入的热速率为 q ()xdydz A x方向输出的热速率为 q()xq [()xAdx]dydz Ax x方向净的热流率差为 q()x （输出）-（输入）＝Adxdydz x 同理，y方向净的热流率差为 q()y （输出）-（输入）＝Adxdydz y 总的热流率差为 qq()x()y （输出）-（输入）＝ (AA)dxdydz （2） xy 流体微元内累积的热速率为

Q(Cpt)tdxdydzCpdxdydz （3）  流体微元内生成的热速率为 dxdydz （4） qq 将（2）、（3）、（4）式代入（1）式得 qq()x()ytdxdydz0 [AA]dxdydzCpdxdydzqxy 整理得 qq()x()yt （5） (AA)q Cpxy 由傅立叶第一定律 ()xkqAtqt ()yk xAy 代入（5）式得 t2t2tq (22)Cpxy其中  k Cp3