食品工程原理-李云飞版本的课后题答案课件.ppt
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1、.听说不好找!.2222222111upgZupgZ21zz 212122121ppuu2114dQu2224dQu323110113.0 10314.0QuQu3610158.010142.10314.789408002Q【1-1】椰子油流过一内径为20mm的水平管道,其上装有一收缩管,将管径逐渐收缩至12mm,如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为800Pa,试求椰子油的流量。解:设椰子油密度为940 kg/m3,忽略流动损失外 因为 ,上式简化为,由连续性方程可知 m3/s【1-2】牛奶以2103m3/s的流量流过内径等于27mm的不锈钢管,牛奶的粘度为2.12103Pa.s,
2、密度为1030kg/m3,试确定管内流动是层流还是紊流。解:由雷诺数表达式可知 由判别式可知为紊流。udRe smAQu/49.3027.0410223431058.41012.2103049.3027.0Re.22udLLf162)21()(432324444221ddddLLdQldulppLfff【1-5】液体在圆形直管内作层流流动,若流量、管长和液体的物性参数保持不变,而将管径减至原有的1/2,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍。解:设管径减至原有的1/2后,流体流动状态仍然保持层流。由流动阻力方程可知即因流动阻力而产生的能量损失为原来损失的16倍。【1-7】某离心泵安装在高于
3、井内水面5.5m的地面上,吸水量为40m3/h。吸水管尺寸为 mm,包括管路入口阻力的吸水管路上的总能量损失为4.5J/kg。试求泵入口处的真空度。(当地大气压为1.0133105Pa)解:根据能量方程,设井水面为I-I界面,管道出口处为II-II界面。4114fLupgZupgZ2222222111Pa 100133.1m 5.5 ,05121pZZm/s 26.1106.04360040 ,0221AQuufLugZpp222212Pa 2.42136 5.41000226.110005.58.91000100133.1252p泵入口真空度为PapV4451092.5102136.4100
4、133.1.357fhgugpZHgugpZ2222222111m 20 Z,0 Z,212121ppuum/s 36.13600051.014.3410422dQu43109.6101100036.1051.0duRe0049.05125.0dm 92.5 8.9236.1051.0100032.0 222gudlhefm 93.0 8.9236.11.134.617.0222gum 85.26 93.092.520 2fhZHKW 04.136007.010008.910001085.261000gHQP【1-9】每小时将10m3常温的水用泵从开口贮槽送至开口高位槽。管路直径为 mm,全系
5、统直管长度为100m,其上装有一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以不计的活接头。两槽液面恒定,其间垂直距离为20m。取管壁粗糙度为0.25mm、水的密度为1000kg/m3、粘度为1103Pa.s。试求泵的效率为70时的轴功率。解:根据公式(1-31d),设两槽液面分别为II和IIII管道内水的流速为根据莫迪图查得阻力系数约为0.032,则沿程阻力损失为由表1-5可知,轴功率为.357fhgugpZHgugpZ2222222111m 20 Z,0 ZPa 1061040101 Pa,101 m/s 45.23600051.0414.3184 ,0214352512221pp
6、dQuu431012101.1106045.2051.0duRe00039.051020.0dm 6 8.9245.2051.05002.0 222gudlhefm 46.0 8.9245.20.15.0222gum 6.22 46.0608.91060104020 2322122fhgugpgpZHkW 81.1360065.010008.91060186.221000gHQP【1-10】用泵将开口贮槽内密度为1060kg/m3、粘度为1.1103Pa.s的溶液在稳定流动状态下送到蒸发器内,蒸发空间真空表读数为40kPa。溶液输送量为18m3/h。进蒸发器水平管中心线高于贮槽液面20m,管路
7、直径 mm,不包括管路进、出口的能量损失,直管和管件当量长度之和为50m。取管壁粗糙度为0.02mm。试求泵的轴功率(泵的效率为65)。解:根据公式(1-31d),设贮槽液面和蒸发器水平管出口分别为II和IIII管道内溶液流动状态为根据莫迪图查得阻力系数约为0.02,则沿程阻力损失为由表1-5可知管道进口和出口的局部阻力系数,轴功率为.【1-11】将温度为263K的冷冻盐水(25CaCl2溶液,密度为1240kg/m3,粘度为7103Pa.s)从开口贮槽送入冷却设备。已知贮槽盐水液面低于管路出口2m。整个输送管道直径 mm,长50m,其中有6个标准弯头,1个截止阀,2个闸阀,均为全开。如果要求
8、流量为6m3/h,试求所需泵的扬程。解:根据公式(1-31d),设贮槽液面和管路出口分别为II和IIII管道内溶液流动状态为假设管道粗糙度较小,利用公式(1-59)估算阻力系数则沿程阻力损失和局部阻力损失为425.fhgugpZHgugpZ2222222111m 2 Z,0 ZPa 101 m/s 3.336000254.0414.364 ,0215212221ppdQuu43104.110712403.30254.0duRe03.0104.13164.03164.025.0425.0eRm 5.40 8.923.317.024.611.160254.05003.0 222gudlhefm 4
9、3 5.408.923.32 22222fhguZH.【1-13】拟用一台3B57型离心泵以60m3/h的流量输送常温的清水,已查得在此流量下的允许吸上真空Hs5.6m,已知吸入管内径为75mm,吸入管段的压头损失估计为0.5m。试求:若泵的安装高度为5.0m,该泵能否正常工作?该地区大气压为9.81104Pa;若该泵在海拔高度1000m的地区输送40的清水,允许的几何安装高度为若干米?当地大气压为9.02104Pa。解:1)首先求解速度根据式(1-94)安装高度大于允许安装高度4.38m,故该水泵不能正常工作。解:2)查表可知,20水的饱和蒸气压为2334.6Pa,40水的饱和蒸气压为737
10、6Pa,密度为992.2kg/m3,根据式(1-95)对允许吸上真空高度进行修正。77.336004602dusm 38.4 5.081.9277.36.5 222fsspsphguHZ再由式(1-94)得即在海拔1000m处水泵的安装高度不应该超过3.11m。m 35.4 81.92.99273766.233481.92.9921015.90106.5 103/gppHHHvvaspspm 11.3 5.081.9277.335.4 222fsspsphguHZ.2b3141iiibTTq151.0019.00433.0762.0051.08.174.29152bmb128.023T151.
11、0019.08.17153Tq9.153T【2-1】一食品冷藏室由内层为19 mm厚的松木,中层为软木层,外层为51 mm厚的混凝土所组成。内壁面温度为-17.8,混凝土外壁面温度为29.4。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0.151,0.043 3,0.762 W/(mK),要求该冷藏室的热损失为15W/m2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。解:三层平壁的导热。1)所需软木的厚度由 得 解得:2)松木和软木接触面处的温度 由 解得:【2-4】将粗碎的番茄通过内径为60 mm的管子从20 加热到75。其流量为1 300 kg/h,管内壁面温度为105,求对流传热系数。已知粗碎的
12、番茄物性数据如下:=1 050 kg/m3;cp=3.98 kJ/(kgK);=2.15 mPas(47.5 时),1.2 mPas(105 时);=0.61 W/(mK)。解:流体在管内被加热。smdVuis/122.006.043600/1050/130042203.1461.01015.21098.3Pr10110575.31015.21050122.006.0Re33433picud4101Re2000,为过渡流,且为高粘度流体。)./(500)2.115.2()03.14()10575.3(06.061.0027.0)(PrRe027.0214.0318.0314.0318.0KmW
13、dWi校正系数为:7589.03575/1061Re/10618.158.15)./(3797589.05002KmW.14.031)(Pr)(Re)(WmDC3/2,36.0mC)./(346.0),./(72.2.10100,/97733KmWKkgkJcsPamkgp786346.0101001072.2Pr4026101009775.2406.0Re33322pcnd)./(343)5.7100()786()4026)(22.1346.0(36.0214.03132KmW【2-5】一带有桨式搅拌器的容器内装有温度为37.8 的料液。用夹套内的蒸汽加热。容器内径为1.22 m,搅拌器直径
14、为0.406 m,转速为2.5 r/s,容器壁温为93.3。料液的物性为:=977 kg/m3;cp=2.72 kJ/(kgK);=100 mPas(37.8 时),7.5 mPas(93.3 时)。求料液对容器壁的对流传热系数。解:对流传热系数计算式如下:(1)对于平桨、夹套式,料液的平均物性如下:将以上各值代入式(1),得:【2-6】室内水平放置表面温度相同、长度相等的两根圆管,管内通有饱和水蒸气。两管均被空气的自然对流所冷却,假设两管间无相互影响。已知一管直径为另一管的5倍,且两管的(GrPr)值在104109之间,求两管热损失的比值。解:水平管外自然对流,有 nrrOPGdC)(541
15、0Pr10 Gr34.35)()()()()()()()(4343124112411412121212OOddGrGrGrGrSSTSTSQQ在本题条件下,定性温度相同,只是定性尺寸不同,故即大管的热损失是小管的3.34倍。由于 41,53.0nC【2-8】烤炉内在烤一块面包。已知炉壁温度为175,面包表面的黑度为0.85,表面温度为100,表面积为0.064 5 m2,炉壁表面积远远大于面包表面积。求烤炉向这块面包辐射传递的热量。解:两物体构成封闭空间,且21SS,由下式计算辐射传热量:WTTSQ0.65)448373(0645.085.01067.5)(448424111012负号表示炉壁
16、向面包传递热量。.WTTcWQhhphh33211075.118)3080(109.125.1)()(12ccpccTTcWQskgTTcQWccpcc/9454.0)2050(10187.41075.118)(3312skg/9454.0)./(45KmW)./(5.47185012025)2025(45210251700111)(21123KmWLnddddLndKiiOiOOOOmOOTKQS3080 2050 301T102T2.1810301030)(2121LnTTLnTTTm238.132.185.4711075.118mSO【2-10】在逆流换热器中,用初温为20 的水将1.2
17、5 kg/s的液体比热容为1.9 kJ/(kgK)、密度为850 kg/m3由80 冷却到30。换热器的列管直径为25 mm2.5 mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/(m2K)和1 700W/(m2K),污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50,求水的流量和换热器的传热面积。解:传热量为 又 即冷水流量为取管壁的热导率,则有传热面积由下式计算:热流体:冷流体:将已知值代入式(1),得:.【2-11】在一单程列管换热器中用饱和水蒸气加热食用油。温度为160 的饱和蒸汽在壳程冷凝,冷凝液在饱和温度下排出。食用油在管程流动,并由20 加热到106。列管换热器尺寸为:列管直
18、径为19 mm2 mm、管长为4 m,共有25根管子。若换热器的传热量为125 kW,蒸汽冷凝传热系数为7 000 W/(m2K),油侧污垢热阻为0.000 5 m2K/W,管壁热阻和蒸汽侧污垢热阻可忽略,求管内油侧对流传热系数。又若油的流速增加一倍,此时若换热器的总传热系数为原来的1.75倍,求油的出口温度。假设油的物性不变。解:(1)管内油侧的对流传热系数对数平均温差:)./(0.23215190005.015197000111112KmWRddddKisiioiioOO.OKWKmLnrrrrLnrRiiOiOOOO/.1029.434901519)1519(45210192581)(1
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