91年-97年 浙江大学化原真题及答案.doc

1991年（共两大题、十一小题） 计算题： 1.（10分）如图所示，水自水面为大气压的高位槽经总管道流入分支管道A和B,然后排入大气。管道的内径均为27mm管内摩擦系数可取为λ=0.04，支管A上的全部管件及阀门(全开)的当量长度∑leA=9.8m，支管B上的全部管件及阀门(全开)的当量长度∑leB=9m,总管的全部管件和入口的当量长度∑leO=1.1m,当支管A上的阀Av全开，而支管B上的阀Bv部分开启到某一定程度时，测得支管A中的水流量为0.5m3/h,试求此时支管B中的水流量为多少m3/h。 (排入大气，d=27mm,λ=0.04,∑LeA=9.8m,∑LeB=9m, ∑Leo=1.1m;当A全开, B部分开启，VA=0.5m3/h，求此时VＢ) SOLU: doe= deA = deB=27mm, V0=VA+VB ∴u０=uB+uB, uA=4V/πd2=4×0.5/(π×0.0272×3600)m/s=0.243m/s Eto′= Eta+ Wfoe+ WfeA= EtB+ Wfoe+ WfeB ∴ Eta+ WfeA= EtB+WfeB 16＋{λ(LeA+∑LeA)/ deA）}(uA2/2g)= {λ(LeB+∑LeB′)/ deB）}(uB2/2g) 20={λ(Loe+∑Loe)/ doe）}(u02/2g)+16+{λ(LeA+∑LeA)/ deA）}(uA2/2g) 得20={0.04(16+50+1.1)/ 0.027）}(u02/2g)+16+{0.04(16+5+9.8)/ 0.027）}(0.2432/2g) u0=0.873m/s ∴ uＢ = u０－uＡ＝0.63m/s ∴ ＶＢ＝uＢAＢ＝0.063×πd2/4=1.298m3/h 即此时Ｂ支管流量为1.3m3/h. 2.（15分）如图所示，用离心泵将敞口水池中的水送到反应塔内，出水管口高出水池液面4m，塔顶压力表读数为1.17×105Pa，输送管道为内径50mm的钢管，已知管路调节阀全开喷水量为30m3/h时，管路总阻力为2mH2O柱。若该离心泵的特性方程为H=20-0.00055Q2，式中：H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3/h,设水的密度为1000kg/m3。 问：(1)此泵单独使用能否完成0.5m3/min的输送任务? (2)写出调节阀全开时的管路特性方程，以L=f(Q)函数式表示。式中:L为管路所需功头m,Q为管路输送流量m3/h。 (3)若将这种泵两台并联使用于该管路,当管路调节阀全开时,喷水量为多少m3/h (Ｈ=4m,P=1.17×105Pa,d=50mm,当Q=30m3/h时，Ｈf总＝２mH2O,泵H=20-0.00055Q2(H-m,Q-m3/h),ρ=1000kg/m3，求：（１）泵单独用，能否完成Q=0.5m3/min的输送任务？（２）写出阀全开时，管路特征方程，Ｌ＝f(Q)（３）两台泵并联于管路，阀全开时，Q＝？ SOLU: (1)泵单独用时，管路特征曲线L=A+BQ2,A=ΔZ+Δp/ρg ∴ Ａ=(4+1.17×105/1000×9.8)m≈15.93m,L=15.93+ BQ2 Q=30m3/h, Ｈf总={∑λ(L+∑Le)/ d）}(u2/2g)=2mH2O ∴ Ｂ=8/∑[??(L+∑Le)/ d5] π2g, Ｈf总= BQ2,B=Ｈf总/Q2 ∴ 管路曲线 Ｌ=15.93+(Ｈf总/Q2)′Q2 =15.93+(3/302)Q2=15.93+0.00222Q2=20-0.00055Q2 解出 Q＝38.33m3/h=0.639 m3/min0.5 m3/min ∴ 单独用泵时，能完成Q＝0.5m3/min的输送任务。 (２)调节阀全开时，由（１）知管路特性曲线Ｌ＝15.39+0.00222Q2 (3)两台泵并联于管路，泵的特性曲线 Ｈ=20-0.0055(2Q)2=20-0.0022Q2 =15.39+0.00222Q2,解出Q＝30.345m3/h 即两台并联于管路，阀门全开时，喷水量θ为30.345 m3/h 3.（15分）有一台管壳间不加折流挡板的列管式换热器,较高压强的气体在管内与管壳间的水成逆流换热,可将流量Gkg/h的气体自80℃冷却到60℃,冷却水的温度自20℃升高到30℃,总传热系数K=40w/m2·K。现需将气体的出口温度降到50℃以下。有人建议将水的流量Wkg/h增加一倍,有人建议增加一台规格完全相同的换热器,假设无论采用并联或串联操作,每一台换热器的冷却水都是单独使用,而且流量W相同。水的初始温度均为20℃,传热温差均可用算术平均值计算。请以计算结果说明这些建议中那些是可行的