下载文档原格式
南京工业大学材料工程导论试题（B）卷闭试题标准答案2010--2011 学年第二学期使用班级材实验0801一、名词解释（每题3分，共18分）1、泵的气缚与气蚀答：气缚是离心泵在启动前未充满液体时，泵壳内存在的空气所产生的离心力很小，造成吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内的现象（分）。
汽蚀为离心泵叶轮入口最低压力点处压力降至液体在该温度下的饱和蒸汽压时，液体部分汽化并有部分气体解吸，生成大量小汽泡。
这些小汽泡在泵内流动过程的突然破裂产生很好的局部冲击压力造成叶轮呈现海绵状、鱼鳞状的破坏现象（分）。
2、运动相似与动力相似答：运动相似指原、模型对应点两流动相应流线几何相似或流速大小成比例，方向相同。
（分）原、模型对应点同名力作用下的流动，相同同名力大小成比例的现象称动力相似。
（分）3、节点与控制容积：答：节点是数值模拟中需要求解未知量的几何位置（分）控制容积：数值模拟中用于控制方程的最小几何单位（分）。
4、油的闪点与着火点答：闪点：液体燃料受热时表面出现油蒸汽，当蒸汽浓度增大到遇到很小的点火源即发生瞬间闪火现象时的最低温度（分）。
着火点为液体燃料自燃的最低温度。
（分）5、扩散传质与对流传质答：在浓度差驱动下通过分子热运动而引起的组分传递现象称扩散传质；（分）流体中由于流体宏观流动引起物质从一处迁移到另一处的现象称对流传质。
（分）6、恒定干燥条件与干燥曲线答：恒定干燥条件是干燥介质（或热空气）的温度、湿度、流速及与物料的接触方式在整个干燥过程中保持不变的条件（2分）。
干燥曲线：表征相同干燥条件下，物料含水量X 及物料表面温度?与干燥时间?的关系曲线。
二、简答题（每题6分，共36分）1、根据所学流体力学知识，简述减小管内流体流动阻力的途径及措施。
答：途径1：改进流体外部边界，改善边壁对流动的影响，具体措施有：（1）减小管壁粗造度；（2）采用柔性边壁代替刚性边壁；（3）采用平顺管道进口、渐扩管、突扩管；（4）减小支管与合流管间的夹角或将支管与合流管连接处的折角改缓，等。
南⼯⼤化⼯原理第四章习题解答讲解学习南⼯⼤化⼯原理第四章习题解答第四章习题1）⽤平板法测定材料的导热系数，其主要部件为被测材料构成的平板，其⼀侧⽤电热器加热，另⼀侧⽤冷⽔将热量移⾛，同时板的两侧⽤热电偶测量其表⾯温度。
设平板的导热⾯积为0.03m2，厚度为0.01m。
测量数据如下：电热器材料的表⾯温度℃安培数 A 伏特数V ⾼温⾯低温⾯2.8 2.3 14011530020010050试求：①该材料的平均导热系数。
②如该材料导热系数与温度的关系为线性：，则λ和a值为多少？2）通过三层平壁热传导中，若测得各⾯的温度t1、t2、t3和t4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试求合平壁层热阻之⽐，假定各层壁⾯间接触良好。
3）某燃烧炉的平壁由耐⽕砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m·℃)，0.16 W/(m·℃)和0。
92W/(m·℃)，耐⽕砖和绝热转厚度都是0.5m，普通砖厚度为0.25m。
已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平⽅⽶炉壁散热速率。
4）在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。
绝热层的导热系数为0.08W/(m·℃)，已知蒸汽管外壁150℃，要求绝热层外壁温度在50℃以下，且每⽶管长的热损失不应超过150W/m，试求绝热层厚度。
5）Φ38×2.5mm的钢管⽤作蒸汽管。
为了减少热损失，在管外保温。
50第⼀层是mm厚的氧化锌粉，其平均导热系数为0.07 W/(m·℃)；第⼆层是10mm厚的⽯棉层，其平均导热系数为0.15 W/(m·℃)。
若管内壁温度为180℃，⽯棉层外表⾯温度为35℃，试求每⽶管长的热损失及两保温层界⾯处的温度？解：①r0 = 16.5mm = 0.0165m ，r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1＋δ1 = 0.019＋0.05 = 0.069 mr3 = r2＋δ2 = 0.069＋0.01 = 0.079 mλ0 = 45 W/(m·℃)W/m②即∴ t2 = 41.8 ℃6）通过空⼼球壁导热的热流量Q的计算式为：，其中，A1、A2分别为球壁的内、外表⾯积，试推导此式。
1、填料吸收实验思考题（1）本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力.0.1 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。
U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。
可按式(4.0.1-1)计算:H =(P1一P2)X10.2/Y一h-式中H.,-—最小液封高度，m;P1,—系统内压力;P2—受液槽内压力;Y—液体相对密度;h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线)一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为H=(P1一P2)X10.2/Y为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。
（2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义？答：是确定最适宜操作气速的依据（3）测定Kxa 有什么工程意义？答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一（4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。
对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制（5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？答：液体温度。
因为是液膜控制，液体影响比较大。
2对流给热系数测定1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。
2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。
并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。
而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。
应把握好空气的进入，和空气的质量。
3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。
第三章习题1)有两种固体颗粒,一种就是边长为a得正立方体,另一种就是正圆柱体,其高度为h,圆柱直径为d。
试分别写出其等体积当量直径与形状系数得计算式。
2)某内径为0、10m得圆筒形容器堆积着某固体颗粒,颗粒就是高度h=5mm,直径d=3mm得正圆柱,床层高度为0、80m,床层空隙率、若以1atm,25℃得空气以0、25空速通过床层,试估算气体压降。
[解] 圆柱体:3)拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。
现以常压下20℃空气测定床层水力特性,得两组数据如下:空塔气速0、2,床层压降14、28mmH2O0、693、94mmH2O试估计25℃、绝对压强1、35atm得氯气以空塔气速0、40通过此床层得压降。
(含微量水份氯气得物性按纯氯气计)氯气,[解]常压下,欧根公式可化简为3) 令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。
固体颗粒得筛析数据就是:0、5～0、7mm,12%;0、7～1、0mm,25、0%;1、0～1、3,45%;1、3～1、6mm,10、0%;1、6～2、0mm,8、0%(以上百分数均指质量百分数)。
颗粒密度为1875。
固定床高350mm,截面积为314mm2。
床层中固体颗粒得总量为92、8g。
以20℃清水以0、040空速通过床层,测得压降为677mmH2O,试估算颗粒得形状系数值。
4)以单只滤框得板框压滤机对某物料得水悬浮液进行过滤分离,滤框得尺寸为0、20×0、20×0、025m。
已知悬浮液中每m3水带有45㎏固体,固体密度为1820。
当过滤得到20升滤液,测得滤饼总厚度为24、3mm,试估算滤饼得含水率,以质量分率表示。
6)某粘土矿物加水打浆除砂石后,需过滤脱除水份。
在具有两只滤框得压滤机中做恒压过滤实验,总过滤面积为0、080m2,压差为3、0atm,测得过滤时间与滤液量数据如下:过滤时间,分:1、20 2、70 5、23 7、25 10、87 14、88滤液量,升:0、70 1、38 2、25 2、69 3、64 4、38试计算过滤常量K,以为单位,并计算,以为单位。
第五章习题解答1）总压100，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的的浓度为多少？分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。
空气中的体积百分率为0.79。
解：将空气看作理想气体：y=0.79p*=yp=79kPa查表得E=8.76×kPaH=C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m32）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为的水溶液；②溶质A浓度为的水溶液；③溶质A浓度为的水溶液。
试求上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。
解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054①∴∴∴平衡②∴∴∴气相转移至液相③∴∴∴液相转移至气相④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm∴m=E/P=0.05×104x4=x3=5.4×10-5∴∴∴气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。
总压为1大气压。
已知塔底气相中含 1.5%（摩尔分率），水中含的浓度为（摩尔分率）。
试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动力。
解：查表得（50C）E1=3.19×104kpa m1=E1/P=315p*1=Ex=0.3194）总压为100，温度为15℃时的亨利系数E为。
试计算：①H、m的值（对稀水溶液密度为）；②若空气中的分压为50，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。
5）在总压为100、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯，经充分接触后测得水中的平衡溶解度为溶液，溶液的密度可近似取为，试求亨利系数。
解： p*=100KPa(mol/L)/kPakPa6）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为，扩散两端组分A 的分压分别为23.2和 6.5。
《第二章流体输送机械》习题解答1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。
当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。
试证明： ①液面为旋转抛物面。
②。
③液相内某一点（r ，z ）的压强。
式中ρ为液体密度。
解 题给条件下回旋液相内满足的一般式为Cr gz P =-⋅+222ρωρ （常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P 0,∵C=P 0故回旋液体种，一般式为0222p r gz p =-⋅+ρωρ① ① 液面为P=P 0的等压面22222,02r gZ r gz ωρωρ==-⋅，为旋转抛物面②222R gH ω=又gR dr r grdr Z h R rr424203202ωππωππ⋅==⋅=⋅⎰⎰即：h 0=g R 422ω ∴H=2h 0③某一点（r,Z ）的压强P:)2(2220220Z gr g P r gh P P -⋅+=+⋅-=ωρρωρ2）直径0.2m 、高0.4m 的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm 转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？解Cr gz P =-⋅+222ρωρ取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P 0 ,∴C=P 0故回旋液体种，一般式为 0222p r gz p =-⋅+ρωρB 点：Z=0,r=R=0.1m,Pa R P P B 4222201051.31.0)260800(210002⨯=⨯==-πρωC点:Z=-0.4m,r=0.1m,Par gZ P P C 4222201090.31.0)260800(21000)4.0(81.910002⨯=⨯+-⨯⨯-=+⋅-=-πρωρ3）以碱液吸收混合器中的CO 2的流程如附图所示。
已知：塔顶压强为0.45at （表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m ，碱液流量为10m 3/h ，输液管规格是φ57×3.5mm ，管长共45m （包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。
《第一章流体流动》习题解答1某敞口容器内盛有水与油。
已知水及油的密度别离为1000和860kg/m3，解：h1=600mm，h2=800mm，问H为多少mm？2.有一幢102层的高楼，每层高度为4m。
若在高楼范围内气温维持20℃不变。
设大气静止，气体压强为变量。
地平面处大气压强为760mmHg。
试计算楼顶的大气压强，以mmHg为单位。
3.某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。
问：水池侧壁平面每3米宽度经受水的压力是多少N？外界大气压为1atm。
4．外界大气压为1atm，试按理想气体定律计算（表压）、20℃干空气的密度。
空气分子量按29计。
5．有个外径为R2、内径为R1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。
若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。
设球内空气重量可略。
6．为放大以U形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U形压差计。
指示液是ρ=920kg/m3的乙醇水溶液。
气体密度为m3。
读数R=100mm。
问p1与p2的差值是多少mmHg？采用微差U形压差计测压差。
已知U形管内直径d为6mm，两扩大室半径均为80mm，压差计顶用水和矿物油作指示液，密度别离为1000及860kg/m3。
当管路内气体压强p与外界大气压p0相等时，两扩大室油面齐平，U形管两尽管内油、水交壤面亦齐平。
现读得读数R=350mm，试计算：（1）气体压强p（表）。
（2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强p是多少？（3）若压差计内只有水而不倒入矿物油，如一般U形压差计，在该气体压强p值下读数R0为多少？7．某倾斜的等径直管道内有某密度ρ的液体流过。
在管道的A、B截面设置了两套U形压差计测压差，下测用的是一般U形压差计，上测用的是复式U形压差计，所用的指示液均为密度是ρ1的同一种液体。
复式压差计中两段指示液之间的流体是密度为ρ的流过管道内的液体。
试求读数R1与R2、R3的关系。
第0章绪论1）广义地说，凡工业生产的关键环节是___________________ ，这类生产便归属化工生产范畴。
（答：改变物质组成）2）为了便于管理及技术交流，很多行业从化工中划分出去，但它们仍属化工大家族”中的一员。
这些行业有_________________ 等。
（答：石油化工，塑料工业，制药工业，硅酸盐工业……）3）生产工艺学是____________________ 。
（答：研究某一化工产品生产全过程的学科）4）化学工程是 _______________________ 。
（答：研究化工生产中共性问题的学科）5）化工生产中虽然化学反应是核心，但前、后对物料的处理大都为物理加工过程。
这些对物料的物理加工过程称为______________ 。
（答：单元操作）6）介绍主要单元操作的原理、方法及设备的课程叫 ___________________ 。
（答：化工原理）7）物理量= ________ X ___________ （答：数，单位）8）基本单位：长度_______ ,质量 ________,时间________ 。
（答：m, kg, s）9）导出单位：力_______ ,功或能_________,功率________ ,压强________ （答：N, J, W, Pa）10） _____________________________________________ 有的单位前面有字首”，这些字首的意思是：k ________________________________________ ,c ______ ,m _______ , 卩亠（答: 103,10-2,10-3,10-6）11）______________________________________________________ 查得30C水的粘度--阳 1/PaS 为80.12,表明卩= ________________________________________ （答：80.12 X 10-5Pa.s）12）量纲是_____________ 。
