题目
当蒸汽流量突然阶跃增大时,如果单从汽包流入量和流出量的物质不平衡关系来考虑,水位应按积分规律下降。A. 正确B. 错误
当蒸汽流量突然阶跃增大时,如果单从汽包流入量和流出量的物质不平衡关系来考虑,水位应按积分规律下降。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
本题考查对蒸汽流量阶跃变化时汽包水位变化规律的理解,解题关键在于依据汽包流入量和流出量的物质不平衡关系来推导水位的变化情况。
- 首先明确汽包的物质平衡关系:
- 设汽包内水的质量为 $m$,流入汽包的蒸汽流量为 $F_{in}$,流出汽包的蒸汽流量为 $F_{out}$,汽包的横截面积为 $A$,水位高度为 $h$。
- 根据质量守恒定律,$\frac{dm}{dt}=F_{in}-F_{out}$。
- 又因为 $m = \rho V=\rho Ah$($\rho$ 为水的密度,$V$ 为汽包内水的体积),对 $m$ 求导可得 $\frac{dm}{dt}=\rho A\frac{dh}{dt}$。
- 然后考虑蒸汽流量突然阶跃增大的情况:
- 当蒸汽流量突然阶跃增大时,假设流入量不变,流出量突然增大,即 $F_{out}>F_{in}$。
- 由 $\frac{dm}{dt}=F_{in}-F_{out}$ 可知,$\frac{dm}{dt}<0$。
- 因为 $\frac{dm}{dt}=\rho A\frac{dh}{dt}$,所以 $\rho A\frac{dh}{dt}<0$,即 $\frac{dh}{dt}<0$,这表明水位 $h$ 随时间 $t$ 是下降的。
- 对 $\frac{dh}{dt}=-\frac{1}{\rho A}(F_{out} - F_{in})$ 进行积分,$h(t)-h(0)=-\frac{1}{\rho A}\int_{0}^{t}(F_{out}-F_{in})dt$。
- 由于 $F_{out}-F_{in}$ 为常数(阶跃变化后差值恒定),设 $K = F_{out}-F_{in}$,则 $h(t)-h(0)=-\frac{K}{\rho A}t$,这是一个积分形式,说明水位按积分规律下降。