食工题目.docx

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食工题目

选择题

1、下述说法中正确的是（C）。

A、离心沉降速度u和重力沉降速度u是恒定的B、离心沉降速度u和重力沉降速度u不是恒定的C、离心沉降速度u不是恒定值而重力沉降速度u是恒定值D、离心沉降速度u是恒定值而重力沉降速度u不是恒定值。

2、穿过三层平壁的稳定导热过程，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1和第二、三层热阻R2、R3的大小为（C）。

A.R1>（R2+R3）B.R1<（R2+R3）C.R1=（R2+R3）D.无法比较

3、用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案I是令冷却水终温为30℃，方案II是令冷却水终温为35℃，则（C）。

A.用水量W1>W2，所需传热面积A1=A2

B.用水量W1A2

C.用水量W1>W2，所需传热面积A1

D.用水量W1=W2，所需传热面积A1

4、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（A）。

A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过；

B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围;

C、热射线和可见光一样，都服从折射定律；

D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变

填空题

1、当换热器的传热量及总传热系数一定时，采用_逆流操作，所需的传热面积较小。

2、冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度200℃，出口温度120℃，冷气体进口温度50℃，两气体物性数据可视为相同，不计热损失时，冷气体出口温度为130℃。

3、某流体在圆形直管中作滞流流动时，管中心最大流速为平均流速的2倍，摩擦系数λ与Re的关系为λ=64/R。

简答题：

1、房屋采暖时的暖气装置为什么通常放在下部，而空调制冷装置却安放在房间的上部

答：

一般房间室内换热通常用自然对流给热方式，而自然对流给热的效果与换热面的位置有关。

采暖时由于热空气的气体受热后体积膨胀且密度减小。

因此热空气向加热面上方流动；同时冷空气因密度大于热空气而下降至加热面附近，即在加热面上方的较大空间有利于产生较强的自然对流，从而增加对流给热效果。

同理，空调等制冷装置安放在房间上部的原因也是增强自然对流效果。

计算题

1、过滤一种固体颗粒体积分数为0.1的悬浮液，滤饼含水的体积分数为0.5，颗粒不可压缩，经实验测定滤饼比阻为1.3X10-11m2，水的粘度为1.0X10-3Pa.s。

在压强差恒为9.8X104Pa的条件下过滤，假设滤布阻力可以忽略，试求：

1）每1m2过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。

2）如将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？

2、用转筒真空过滤机于50kPa真空度下过滤密度为1220kg/m3的某种水悬浮液，操作条件下的过滤常数K=5.2X10-6m2/s，过滤介质的阻力可忽略不计。

已知，每次获得1m3滤液生成的滤渣中含有固相590kg，固相密度为2200kg/m3，转筒直径为1.75m，宽度为0.92m，转筒浸没度1/3，其转速为0.5r/min，试求：

（1）过滤机的生产能力。

（2）转筒表面最终滤饼厚度

。

传热

名词解释

1.热流量：

单位时间内所传递的热量

2.热流密度：

单位传热面上的热流量

3.导热：

当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒（分子、原子或自由电子）的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。

4.对流传热：

流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。

5.辐射传热：

物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。

同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。

这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。

6.总传热过程：

热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。

7.对流传热系数：

单位时间内单位传热面当流体温度与壁而温度差为1K时的对流传热量，单位为W/（m2•K）。

对流传热系数表示对流传热能力的大小。

8.辐射传热系数：

单位时间内单位传热而当流体温度与壁而温度差为1K是的辐射传热量，单位为W/（m2•K）。

辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。

9、导温系数：

材料传播温度变化能力大小的指标。

10、稳态导热：

物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。

11、傅里叶定律：

在各向同性均质的导热物体中，通过某导热而积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。

12.定解条件：

使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。

填空题

1、热量传递的三种基本方式为_、_、_。

（热传导、热对流、热辐射）

2、热流量是指_，单位是_。

热流密度是指_，单位是_。

（单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2）

3、总传热过程是指_，它的强烈程度用_来衡量。

（热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数）

4、总传热系数是指_，单位是_。

（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W/（m2•K））

5、导热系数的单位是_；对流传热系数的单位是_；传热系数的单位是_。

（W/（m•K）,W/（m2·K）,W/（m2·K））

6、复合传热是指_,复合传热系数等于_之和，单位是_。

（对流传热与辐射传热之和，对流传热系数与辐射传热系数之和，W/（m2·K））

7、稳态传热过程是指_。

（物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程。

）

8、非稳态传热过程是指_。

（物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。

）

9、—大平壁传热过程的传热系数为100W/（m2.K），热流体侧的传热系数为200W/（m2.K：

），

冷流体侧的传热系数为250W/（m2.K），平壁的厚度为5mm，则该平壁的导热系数为_，导热热阻为_。

（5W/（m.K）,0.001（m2.K）/w）

10、导热基本定律是_____定律,可表述为________（傅立叶

）

11、导温系数的表达式为_____，单位是_____，其物理意义为_____。

（a=λ/cρ,m2/s,材料传播温度变化能力的指标）

12、第三类边界条件是指已知__________。

（物体边界与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度tf）

13、_________及其单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。

（导热微分方程）

14、温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的________。

（温度变化率）

选择题

10、热流密度q与热流量的关系为（以下式子A为传热面积，λ为导热系数，h为对流传热系数）（B）

（A）q=

A（B）q=

/A

（C）q=λ

（D）q=h

11、导热系数的单位是（C）

（A）W/（m2.K）（B）W/m2（C）W/（m·K）（D）m2.K/W

12、平板的单位面积导热热阻的计算式应为哪一个?

（A）

（A）δ/λ（B）δ/（KA）（C）1/h（D）1/（KA）

4、常温下，下列物质中哪一种材料的导热系数较大?

（A）

（A）纯铜（B）碳钢

（C）不锈钢（D）黄铜

5、温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率?

（B）

（A）切线方向（B）法线方向（C）任意方向（D）温度降低方向

6、金属含有较多的杂质则其导热系数将如何变化?

（B）

A变大B变小C不变D可能变大也可能变小

7、若已知某种气体的密度为0.617kg/m3，比热为1.122kJ/（kg·K）导热系数为0.0484W/（m.K）则其导温系数是多少?

（B）

（A）14.3m2/s（B）69.9×10-6m2/s（C）0.0699m2/s（D）1.43×104m2/s

8、已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W/（m.K），通过的热流密度是300W/m2，则该平壁的壁厚是多少?

（C）

（A）220m（B）22m（C）2.2m（D）0.22m

9、在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为120℃，三层热阻之比Rλ1、Rλ2、Rλ3=1：

2：

3则各层的温度降为（C）（A）60℃、40℃、20℃（B）70℃、40℃、10℃（C）20℃、40℃、60℃（D）10℃、40℃、70℃

简答题

1、试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。

（提示：

从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系（a=λ/cρ），但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量（或储热能力）也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。

）

对流传热

名词解释

1、速度边界层：

在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。

2、温度边界层：

在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。

3、定性温度：

确定换热过程中流体物性的温度。

4、特征尺度：

对于对流传热起决定作用的几何尺寸。

5、相似准则（如Nu,Re,Pr,Gr,Ra）：

由几个变量组成的无量纲的组合量。

6、强迫对流传热：

由于机械（泵或风机等）的作用或其它压差而引起的相对运动。

7、自然对流传热：

流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。

填空题

1、温度边界层越_____,对流传热系数越小,强化传热应使温度边界层越______。

（厚簿）

2、流体刚刚流入恒壁温的管道作层流传热时其局部对流传热系数沿管长逐渐______,这是由于_______________________________。

（减小,边界层厚度沿管长逐渐增厚）

选择题

1、下列各参数中属于物性参数的是（C）A传热系数KB吸收率αC普朗特数PrD传热系数hc

2、Nu（努塞尔数）准则反映_______（B）（A）惯性力和粘滞力的相对大小（B）对流传热强度（C）浮升力和粘滞力的相对大小（D）导热能力大小

3、对流传热以_________作为基本计算式。

（B）（A）傅里叶定律（B）牛顿冷却公式（C）普朗克定律（D）欧姆定律

4、对于Pr数，下列说法哪个是错误的（D）（A）它是动力粘度与热扩散率的比值（B）它是研究对流传热最常用的重要准则（C）对于层流流动，当Pr=1时，δ=δt（D）它反映了流体中热量扩散和动量扩散的相对程度。

计算题：

1、在底面积为40m²的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。

气体的处理量为3600m³/h，固体的密度ρs=3600kg/m³，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m³，粘度为3.4×10-5Pa•s。

试求理论上完全除去的最

小颗粒直径。

解：

根据生产能力计算出沉降速度

ut=Vs/bι=3600/40m/h=0.025m/s

假设气体流处在滞流区则可以按ut=d2（ρs-ρ）g/18μ进行计算

∴d2=18μ/（ρs-ρ）g•ut

可以得到d=0.175×10-4m

核算Re=dutρ/μ〈1，符合假设的滞流区

∴能完全除去的颗粒的最小直径d=0.175×10-4m=17.5μm

2、一多层降尘室除去炉气中的矿尘。

矿尘最小粒径为8µm，密度为4000kg/m³。

除尘室长4.1m，宽1.8m，高4.2m，气体温度为427℃，粘度为3.4Pa•s，密度为0.5kg/m³。

若每小时的炉气量为2160标准m³，试确定降尘室内隔板的间距及层数。

解：

假设沉降在滞流区，按ut=d2（ρs-ρ）g/18μ计算其沉降速度

ut=（8×10-6）2×（4000-0.5）×9.8/（18×3.4×10-5）

=41×10-4m/s

核算Re=dutρ/μ〈1，符合假设的滞流区

把标准生产能力换算成47℃时的生产能力

Vs=V（273+427）/273=5538.46m3/h

由Vs=blut（n-1）得

n=Vs/blut-1=5538.46/（4.1×1.8×41×10-4×3600）-1

=50.814–1=49.8

取n=50层，板间距△h=H/（n+1）=4.2/51

=0.0824m=82.4mm

3、实验室用一片过滤面积为0.1m³的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500mmHg，过滤5min的滤液1L，又过滤5min的滤液0.6L，若再过滤5min得滤液多少？

分析：

此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方程求解

解：

⑴虚拟滤液体积

由过滤方程式V2+2VVe=KA2θ

过滤5min得滤液1L

（1×10-3）2+2×10-3Ve=KA2×5①

过滤10min得滤液1.6L

（1.6×10-3）2+2×1.6×10-3Ve=KA2×10②

由①②式可以得到虚拟滤液体积

Ve=0.7×10-3KA2=0.396

⑵过滤15分钟

假设过滤15分钟得滤液V'

V'2+2V'Ve=KA2θ'

V'2+2×0.7×10-3V'=5×0.396

V'=2.073×10-3

∴再过滤5min得滤液V=2.073×10-3-1.6×10-3=0.473×10-3m3=0.473L

4、用一台BMS50/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固体质量分率为0.139，固相密度为2200kg/m3，液相为水。

每1m³滤饼中含500kg水，其余全为固相。

已知操作条件下的过滤常数K=2.72×10-5m/s，q=3.45×10m3/m2。

滤框尺寸为810mm×810mm×25mm,共38个框。

试求：

（1）过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积：

（2）过滤完毕用0.8m清水洗涤滤饼，求洗涤时间。

洗水温度及表压与滤浆的相同。

解：

（1）滤框内全部充满滤渣

滤饼表面积A=（0.81）2×2×38=49.86m2

滤框容积V总=（0.81）2×0.025×38=0.6233m3

已知1m3的滤饼中含水：

500/1000=0.5m3

含固体：

1–0.5=0.5m3

固体质量：

0.5×2200=1100Kg

设产生1m3的滤饼可以得到m0，Kg（V0，m3）的滤液，则

0.139=1100/（1100+50+m）

∴m0=6313Kg滤液的密度按水的密度考虑

V0=0.314m3

∴形成0.6233m3的滤饼即滤框全部充满时得到滤液体积

V=6.314×0.6233=3.935m3

则过滤终了时的单位面积滤液量为

q=V/A=3.935/49.86=0.07892m3/m2

∵qe2=Kθe∴θe=qe2/K=（3.45×10-3）2/2.72×10-5

=0.4376

由（q+qe）2=K（θ+θe）得所需的过滤时间为

θ=（q+qe）2/K-θe

=（0.07892+0.00345）2/2.72×10-5-0.4376

=249s

⑵洗涤时间

Ve=qe×A=3.45×10-3×49.86=0.172

由（dv/dθ）Ww=KA2/8（θ+θe）得

洗涤速率=2.72×10-5×（49.86）2/8×（3.935+0.172）

=205×10-5

∴洗涤时间为：

0.8/205×10-5=388s

5、用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液，滤框边长为0.65m，已测得操作条件下的有关参数为：

K=6×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2滤液。

滤饼不要求洗涤，其它辅助时间为20min，要求过滤机的生产能力为9m³/h，试求：

（1）至少需要几个滤框n？

（2）框的厚度L。

6、某冷库外壁内外层砖壁厚各为12cm，中间夹层厚10cm，填以绝缘材料。

砖墙的热导率为0.70W/（m•K），绝热材料的热导率为0.04W/（m•K）。

墙的外表面温度为10℃,内表面温度为-5℃。

试计算进人冷库的热流密度及绝热材料与砖墙的两接触面上的温度。

7、在并流换热器中，用水冷却油。

水的进出口温度分别为15℃，40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。

现生产任务要求油的出口温度降至80℃℃，假设油和水的流量，进出口温度及物性不变，若换热器的管长为1m，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。

设换热器的热损失可忽略。

8、列管换热器的列管内径为21mm,长3m。

管内有冷冻盐水（25%CaCl2）流过，其流速为0.3m/s，温度自-5℃升到15℃。

设管壁的平均温度为15℃,在该温度下盐水的粘度为3mPa•s。

在定性温度下盐水的物性参数为：

密度ρ=1230kg/m3,比定压热容Cp=2.75kJ/（kg•K），热导率λ=0.55W/（m•K），粘度µ=4mPa•s。

试计算管壁与流体间的表面传热系数。