《食品工程原理》复习题答案.pdf

1、 1 食 品 工 程 原 理 复 习 题 答 案 第 一 部 分 动 量 传 递 流 动 、 输 送 、 非 均 相 物 系 一. 名 词 解 释 1 . 过程速率是指单位时间内所传递的物质的量或能量。 2 . 雷诺准数雷诺将u 、d 、 、 组合成一个复合数群。Re 值的大小可以用来判断流动类型。 3 . 扬程压头 是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。 4 . 分离因数: 同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值。 二. 填 空 题 1 . 理想流体是指 的流体。黏度为零 2 . 对于任何一种流体其密度是 和 的函数。压力温度 3 . 某 设 备 的 真 空 表 读 数 为2

2、00mmHg 则 它 的 绝 对压 强为 mmHg 。 当 地 大 气 压 强 为101.33 103 Pa 。5 6 0 mmH g 4 . 在静止的同种连续流体的内部各截面上 与 之和为常数。位能静压能 5 . 转子流量计读取方便精确流体阻力 不易发生故障需 安装。小垂直 6 . 米糠油在管中作流动若流量不变, 管径不变管长增加一倍则摩擦阻力损失为原来的_ _ _ _ _ _ 倍。2 7 . 米糠油在管中作层流流动若流量不变管径、管长不变油温升高粘度为原来的1 / 2 则摩擦阻力损失为原来的 倍。1 / 2 8 . 米糠油在管中作层流流动若流量不变管长不变, 管径增加一倍则摩擦阻力损失为原

3、来的_ _ _ _ _ 倍。 1 / 1 6 9 . 实际流体在直管内流过时各截面上的总机械能 守恒因实际流体流动时有 。 不摩擦阻力 1 0 . 任何的过程速率均与该过程的推动力成 比而与其阻力成 比。正反 1 1 . 在离心泵吸入管底部安装带吸滤网的底阀底阀为 。逆止阀 1 2 . 是为了防止固体物质进入泵内损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。( 滤网) 1 3 . 离心泵工作时流体流速与压力的变化为: 高压流体泵壳通道逐渐扩大的的离心力机械旋转所造成的气压流体被甩出后常压流体 )()( 低速流体、高速流体) 1 4 . 泵的稳定工作点应是 特性曲线与 特性曲线式M 的交点。管路泵或H- q

4、v 1 5 . 产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下输送 时的性能曲线。 转速2 0 的水或水 1 6 . 用离心泵向锅炉供水若锅炉中的压力突然升高则泵提供的流量_ _ _ _ _ 扬程_ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 减少增大 1 7 . 根据操作目的或离心机功能离心机分为过滤式、 和 三种类型。 沉降式、分离式 1 8 . 常速离心机、高速离心机、超速离心机是根据 的大小划分的。分离因数 1 9 . 某设备进、出口的表压 分别为 - 1 2 kPa 和1 5 7 kPa 当地大气压为101.3 kPa 试求此设备进 、出口的压力差为多少Pa 。 ( 答- 1 6 9kPa ) k

5、P a1 6 91 5 71 2 出进 PPP 三. 选 择 题 1 . 在连续稳定的不可压缩流体的流动中流体流速与管道的截面积( A ) 关系。 A 反比 B . 正比 C . 不成比 2 . 当流体在园管内流动时管中心流 速最大层流时 的平均速度与管中心的最大流速的关系 为( B ) 。A. u 3 / 2 umax B . u 1 / 2 umax C . u 0 . 8 umax 3 . 湍流的特征有( C ) 。 A. 流体分子作布朗运动中 B . 流体质点运动毫无规则且不断加速 C . 流体质点在向前运动中同时有随机方向的脉动 D. 流体分子作直线运动 4 . 微差压计要求指示液的

6、密度差( C ) 。 2 A. 大 B . 中等 C . 小 D. 越大越好 5 . 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器当管道上的阀门开度减小后, 其水流量、摩擦系数、管道总阻力损失将分别处于 D 。 A. 增大、减小、不变 B . 减小、增大、增大 C . 增大、减小、减小 D. 减小、增大、不变 6 当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时在管子直径缩小的地方其静 压力( A ) 。 A. 不变 B . 增大 C . 减小 D. 不确定 7 水在内径一定的圆管中稳定流动若水的质量流量保持恒定当水温度升高时R e 值将( C ) 。 A. 变大 B . 变

7、小 C. 不变 D. 不确定 8 层流与湍流的本质区别是( D ) 。 A. 湍流流速大于层流流速 B . 流动阻力大的为湍流流动阻力小的为层流 C . 层流的雷诺数小于湍流的雷诺数 D. 层流无径向脉动而湍流有径向脉动 9 在流体阻力实验中以水作工质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系不适用于( B ) 在直管中的流动。 A. 牛顿型流体 B. 非牛顿型流体 C . 酒精 D. 空气 1 0 . 一台试验用离心泵开 动不久泵入口 处的真空 度逐渐降低为零泵出 口处的压力表也 逐渐降低为零此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( D ) 。 A. 忘了灌水 B . 吸入管路堵塞 C . 压

8、出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 1 1 . 离心泵停止操作时宜 A 。 A. 先关出口阀后停电 B . 先停电后关出口阀 C . 先关出口阀或先停电均可 D. 单级泵先停电多级泵先关出口阀 1 2 . 离心泵铭牌上标明的扬程是指 B 。 A. 功率最大时的扬程 B . 效率最高时的扬程 C . 泵的最大扬程 D. 最大流量时的扬程 1 3 . 泵安装地点的海拔越高其 C 。 A. 大气压力就越高允许吸上真空高度就越高 B . 大气压力就越高允许吸上真空高度就越小 C . 大气压力就越低允许吸上真空高度就越小 D. 大气压力就越低允许吸上真空高度就越大 1 4 . 喷射泵是利用流体流动时( A

9、) 的相互转换来吸送流体。 A. 动能和静压能 B . 动能和位能 C . 静压能和位能 1 5 . 在一定流量下流体在并联管路中作稳定连续流动当并联管路数目愈多则 C 。 A. 流体阻力损失越大 B . 流体阻力损失越小 C . 流体阻力损失与并联管数无关 1 6 . 在法定计量单位制种粘度的单位 D 。 A. c P B . P C. g/(cm s) D. P a s 1 7 . 以下表达式中正确的是 B 。 A. 过滤速率与过滤面积A 成正比 B . 过滤速率与过滤面积平方A2 成正比 C . 过滤速率与所得滤液体积V 成正比 D. 过滤速率与虚拟滤液体积Ve 成反比 1 8 沉降速度

10、在斯托克斯区即层流区说明( C ) 。 A. 粘性阻力、形体阻力都起作用 B . 粘性阻力、形体阻力都不起作用 C . 粘性阻力起主要作用 D. 形体阻力起主要作用 四. 问 答 题 1. 离心泵与往复泵通常可采用哪些方式进行流量调节 答离心泵进行流量调节通常有三种方法即改变阀门的开度改变泵的转速与切削叶轮调节。 往复泵流量调节通常采用改变电机转速调节活塞往复的次数, 旁路调节。 2 当离心泵启动后不吸液其原因主要有哪些 答离心泵启动后不吸液可能的原因由于灌液不够或底阀、泵壳密封不严密而漏液使泵内存有空3 气发生气缚现象底阀或吸入管路堵塞安装高度过高气蚀 电机接线不正确致使叶轮反转。 3. 食

11、品厂中应用静力学基本方程式的方法有哪些写出用液柱高度表示的公式 答压力测量 U 型管压差计斜管压差计微差压计 液面测量 确定液封高度。 由静力学基本方程式 ghpp 0 可得液柱高度表示的公式为 gpph 0 4 . 雷诺准数的物理意义及判断流动类型 答物理意义惯性力与黏性力之比。 判断类型Re 2000 时为层流Re 4000 时为湍流Re 在2000-4000 为过渡流。 5 . 看图解释流体输送适宜管径选择 答要考虑到总费用最省的原则。一般来讲管径越大流速越小流阻也越小所需泵功率会越小动力费越小随着管径增大动力费减少。但管径增大购买钢管的设备费投入会增大。所以应根据具体的设计需要选用总费

12、用最省的管径即适宜管径。 6 . 离心泵工作原理 答先将泵壳内灌满被输送的液体。启动泵轴带动叶轮旋转叶片之间的液体随叶轮一起旋转在离心力的作用下液 体沿着叶片间 的通道从叶 轮中心进 口处被甩到叶轮外 围以很高的 速度流入泵 壳液体流到蜗形通道后 由于截面逐渐 扩大大部 分动能转 变为静压能。于是 液体以较高的 压力从压 出口进入压出管输送到所 需的场所。当 叶轮中心的 液体被甩 出后泵壳的吸入 口就形成了一 定的真空 外面的大气压力迫使液体经 底阀吸入管进 入泵内填 补了液体 排出后的空间。这 样只要叶轮 旋转不停 液体就源源不断地被吸入与排出。 7 . 离心泵“ 气缚” 现象 答离心泵若在

13、启动前未充满液体则泵壳内存在空气。由于空气密度很小所产生的离心力也很小。此时在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵但不能输送液体。 8 . 为什么滤饼过滤开始时滤液有一点混浊过一段时间才会转清 答当悬浮液中颗粒含量较多体积 1 、颗粒尺寸比过滤介质孔径小时过滤开始会有部分颗粒进入过滤介质孔道里迅速发生“ 架桥现象” 。也会有少量颗粒穿过过滤介质而与滤液一起流走。随着滤渣的逐渐堆积过滤介质上面会形成滤饼层。此后滤饼层就成为有效的过滤介质而得到澄清的滤液。 第 二 部 分 热 量 传 递 传 热 、 制 冷 一. 名 词 解 释 1 . 对流传热通过流体内分子的定向流动和混合而导

14、致热量的传递。 2 . 自然对流若流体的运动是由于流体内部冷、热部分的密度不同而引起的。 3 . 热通量单位时间、单位面积所传递的热量。或热流量与传热面积之比。 4 . 错流参与换热的两流体在传热面的两侧分别彼此呈垂直方向流动。 5 . 热交换两个温度不同的物体由于传热进行热量的交换。 6 . 稳定恒温传热两种流 体进行热交换时 在沿传热 壁面的不同位臵上在任何 时间两种流体的温 度皆不变化。 7 . 制冷因数 制冷量与所耗外功之比。 4 8 . 载冷剂冷媒 用于将制冷系统产生的冷量传给被冷却物体的中间介质。 9 . 冻结速率冻结始温和冻结终温之差与冻结时间比值。 1 0 . 冻结速度食品表面

15、到中心间的最短距离与达到1 0 后中心温度降到冰点所需时间之比。 二. 填 空 题 1 . 牛顿冷却定律的表达式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ 对流传热系数 的单位是_ _ _ _ _ _ _ 。Q=At W/m2 K 2 . 傅立叶定律是单位时间内的传热量与垂直于热流方向的导热截面面积和温度梯度成 。正比 3 . 写出换热基本方程 . Q=KAt 4 . 当换热器的传热量及总传热系数一定时采用_ 操作所需的传热面积较小。逆流 5 . 冷、热气体在间壁换 热器中换热热 气体进口温度2 0 0 出口温度1 2 0 冷气 体进口温度5 0 两气体物性数据可视为相同, 不计热损失时冷气体出口温

16、度为 。1 3 0 6 . 冷热水通过间壁换热 器换热热水进口 温度为9 0 出口温度为5 0 冷水 进口温度为1 5 出口温度为5 3 冷热水的流量相同则热损失占传热量的 。5 % 7 . 总传热系数K 值有三个来源 、 和计算。选取经验值、实验测定K 值 8 . 热源温度愈低冷源温度愈高制冷因数越_ _ _ _ _ _ _ 。大 9 . 制冷剂的放热量包括冷却、 、 三个阶段放热量。冷凝、过冷 1 0 . 一般冻藏食品温度在_ _ _ _ _ 。1 8 1 1 . 食品冷冻时_ _ _ _ _ _ _ _ 所放出的热量是确定制冷设备大小的主要依据。单位时间 1 2 若流体内部有温度差存在当

17、有动传时必有_ 。热传 三. 选 择 题 1 . 热量传递的基本方式是 D 。 A. 恒温传热和稳态变温传热; B . 导热给热和热交换; C . 气化、冷凝与冷却; D. 传导传热、对流传热与辐射传热 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1 2 0 和8 0 第三层外表面温度为4 0 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 2 B. 12 C. 1= 2 D. 无法确定 5 . 对一台正在工作的列管式换热器已知1 1 1 6 w/ m2. K 2 1 1 6 0 0 w/ m2. K 要提高

18、传热系数K 最简单有效的途径是 A 。 A. 设法增大1 B . 设法增大2 C . 同时增大1 和2 6 . 用冷却水将一定量的热流体由1 0 0 冷却到4 0 冷却水初温为1 5 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3 0 方案I I 是令冷却水终温为3 5 则( C ) 。 A. 用水量 W1 W2 所需传热面积A1 A2 B . 用水 量 W1 W2 所需传热面积A1 A2 C . 用水量 W1 W2 所需传热面积A1 A2 D. 用水量 W1 W2 所需传热面积A1 A2 7 . 低温深度冷冻是指在( D ) 。 A. 0 以下的 B . - 1 8 以下的

19、C . - 1 0 0 以上的 D. - 1 0 0 以下的 8 . 衡量制冷机工作的标准是( A ) 。 A. 制冷因数 B . 制冷剂 C . 制冷量 四. 问 答 题 1 . 简述传导传热、对流传热和辐射传热, 三者之间有何不同? 传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量。辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。 2 . 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 热面的位臵有关。 采暖时5 由于热空气的气体受热后体积膨

20、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。同理空调等制冷装臵安放在房间上部的原因也是增强自然对流效果。 3 . 影响对流传热系数的主要因素 答 流体的状态液体、气体、蒸汽及在传热过程中是否有相变化。有相变化时对流传热系数比无相变化时大的多 流体的物理性质影响较大的物性有密度 、比热Cp 、导热系数 、粘度 等 流体的流运状况层流、过渡流或湍流自然对流强制对流 传热表面的形状、位臵及大小如管、板、管束、管径、管长、管子排列方式、垂直放臵或水平放臵等。 4 . 简述食品冷冻机理 答在0

21、以下低温微生物生命活动显著受抑制防食品腐败 氧化和酶反应速度显著下降 水分活度降低。 5 . 试述对流传热的机理? 答热流体流过管道 时, 在湍流主 体中, 流体剧 烈拢 动, 形成漩涡, 使 质点强烈混合 而交换热量温 度较均匀几乎不存在温度梯度但在紧靠管壁有一层很薄的作层流流动的流体层层流底层 在这层薄层内热量传递以导热方式进行从微观上言是靠分子传递。由于流体的导热系数很小故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在轴向的径向的 有密度差会引起质点的对流比较复杂。 6 . 换热器的散热损失是如何产生的应如何来减少此热损失 答由于换热器外 壁面温度往往 高于

22、周围外界 空气的 温度外壁面不断 通过对流和辐 射传将热量传 给换热器周围的空气而散失即产生散热损失。为了减少散热损失一般在换热器外壁面上包上一层或两层导热系数较小的绝热材料或不同的两种导热系数较小的绝热材料 使传热热阻增大外壁面温度降低从而减小了散热损失。 第 三 部 分 质 量 传 递 干 燥 、 传 质 、 蒸 馏 、 萃 取 、 膜 分 离 二. 填 空 题 1 . 相对湿度 0 1 越 空气吸湿的能力越强越干燥。小 2 . 物料的干燥过程是属于 和 相结合的过程。传热、传质 3 . 干燥操作中不饱和湿空气经预热器后湿度 温度 。不变升高 4 . 在干燥操作中, 物料中所含小于平衡水分

23、的水分, 称为 。不可去除水分。 5 . 密度、 和 是超临界流体的三个基本性质。黏度、扩散系数 6 . 介于超滤和反渗透之间一种膜分离技术。纳滤 7 . 纳滤是以 为推动力的膜分离过程是一个不可逆过程。( 压力差) 8 . 常见传质过程是_ _ _ _ _ _ _ 引起。浓度差 9 . 超临界状态既不是气体也不同于液体属于 状态。流体 1 0 . 精馏过程就是利用混合液的各组分具有不同的 , 利用多次部分 、多次部分 的方法,将各组分得以分离的过程。沸点或挥发度汽化、冷凝 1 1 . 在湿空气的焓- 湿图中, 线以下的区域对干燥操作无意义。饱和空气 1 2 . 超临界流体的密度接近于 状态。

24、液体 三. 选 择 题 1 . 当物料含水量x 大于临界含水量x0 时属 D 。 A. 干燥速率为零 B . 内部扩散控制 C . 降速干燥阶段 D. 恒速干燥阶段 2 . 由湿球温度方程可知湿球温度Tw为 B 。 A. 干球温度、露点的函数 B . 干球温度、湿度的函数 C . 湿球温度、湿度的函数 D. 湿球温度、露点的函数 6 3 . 对于一定干球温度的空气当其相对湿度愈低时其湿球温度( C ) 。 A. 愈高 B . 不变 C . 愈低 D. 不一定尚与其它因素有关 4 . 在一定温度下物料的结合水与非结合水的划分取决于 A 。 A. 物料的性质 B . 空气的状态 C . 空气的状态

25、和物料的性质共同决定 D. 与影响因素有关 5 . 在焓湿图上已知湿空气的下列哪两个参数可以查得其它未知参数( A ) 。 A. (H T ) B . (Td H) C . (pv H) D. (h Tw) 6 . 蒸馏操作属于 B A. 传热 B . 传热加传质 C . 传质 7 . 超临界萃取时的传质速率( A ) 其处于液态下的溶剂萃取速率。 A. 大于 B . 小于 C . 等于。 8 . 超滤是利用孔径( C ) 的超滤膜来过滤含有大分子物质或微细粒子的溶液使大分子物质或微细粒从溶液中分离出来。 A. 100m B . 0. 0210m C. 0. 0010. 02m 。 9 . 传

26、质过程的阻力是 A 。 A. 扩散阻力 B . 热阻 C . 磨擦阻力 四. 问 答 题 1 . 湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等什么情况下不等? 答对于饱和的湿空气T Tw Td 对于不饱和的湿空气T Tw Td 。 2. 测定湿球温度时当水的温度不同时对测量结果有无影响为什么 答无影响。若水温等于空气球温度时则由于湿纱布表面的水分汽化而使其水温下降若水温高也会降温一方面供给水分汽化需要热量一方面散热至空气中 若水温低则水分汽化需要的热量就会从空气吸热最终都会达到湿、热平衡。 3. 在对流干燥过程中, 为什么说干燥介质湿空气既是载热体又是载湿体 答引物料中水分汽化需要热量此热

27、量由空气供给而汽化的水汽又要靠空气带走破坏其平衡状态以便使干燥能稳定连续地进行。故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用。因此称湿空气既是载热体又是载湿体。 4 . 简要说明对流干燥过程是一传热过程又是一传质过程 答湿空气预热可提高载热载湿的能力湿含量不变温度增加相对湿度下降传热传质推动力加大。热空气传热给湿物料是一个传热过程湿物料中的湿分汽化扩散至气体主体是一个传质过程。 5 如何强化干燥过程 答强化干燥过程要依据干燥的不同阶段而采取不同的措施。在等速干燥阶段要使干燥速率提高其措施有增大热空气的温度、降低其湿度增大热空气的流速改变其接触方式如垂直流过物料层效果比平行好若将物料充分分散于气流中

28、更好。 在降速干燥阶段主 要通过改变物 料的尺寸 变小、厚度减薄或 将物料充分分 散于气流中来 增大其汽、固两相的接触面积或加强搅拌等措施来提高干燥速率。 6 湿物料经干燥后达不到产品含水量的要求偏高 你认为应采取什么措施来解决它 答若在等速干燥阶段达不到含水量要求可适当提高热空气的温度或降低其湿度或采用加大气流速度等措施来强化干燥过程使物料含水量达到要求。 若在降速干燥阶段达不到含水量要求则应想法改变汽、固两相接触方式如加强物料层搅拌或改变物料的大小变小、减薄等来达到。当然延长干燥时间也是解决方法之一但这不是好方法因为这样做会使产量减小。 7 . 对萃取法与蒸馏法提取应用特点进行比较 答萃取

29、法用于混合物中各组分沸点接近或形成恒沸物用一般蒸馏法不能分离或很不经济 萃取法用于溶质的浓度很低且为难挥发组分用蒸馏法所消耗的热量很大 萃取法可用于热敏性混合物的分离用蒸馏法易受热破坏。 8 . 对萃取法与蒸馏法二者进行比较 答都是传质过程蒸馏法适用于液体萃取法适用于液体和固体。 7 蒸馏法分离液体混合物是利用溶液中各组分蒸汽压的差异即各组分在相同的压力、温度下其挥发性能不同或沸点不同来实现分离目的。 或者说利用液体混合物各组份沸点或挥发度不同将物质多次部分气化与部分冷凝从而使液体混合物分离与提纯的过程。 萃取法使溶剂与物料充分接触将物料中的组分溶出并与物料分离的过程。 或 者 说 利 用 混

30、 合 物 各 组 分 对 某 溶 剂具 有 不 同 的 溶 解度 从 而 使 混 合 物 各 组 分 得 到 分 离与 提 纯 的 操 作 过程。 第 四 部 分 计 算 题 1. 绪 论 习 题- 2 将 固 形 物 含 量 为14%的 碎 果 在 混 合 器 中 与 糖 和 果 胶 混 合 质 量 比 例 为 碎 果 糖 果 胶=1 1. 22 0. 0025 。然后 将混 合物蒸 发得 固形物 含量67%的 果酱 。对1000kg 的 碎果 进料 可得 多少 果酱 蒸出水多少千克。答果酱2033. 58 和蒸出水188. 92 解加入的总物料质量为 kg5.22225.212201000

31、 0025.0100022.1100011000 胶糖果 mmm 设混合蒸发后得到的果酱为 kgm酱 蒸出的水分为 kgW 则 总物料衡算 5.2222Wm 酱 固形物衡算 5.2122014.0100067 oom酱 kg9 2.1 8 8kg5 8.2 0 3 3 Wm 酱 答: 可得果酱2 0 3 3 . 5 8 和蒸出水1 8 8 . 9 2 . 2. 习题1- 4 某一套管换热器其内管为33. 53. 25mm 外管为603. 5mm 。内管流过密度为1150kg/ m3 流量为5000kg/ h 盐 水。管隙间流压力绝压为0. 5MPa 平均温度为0 流量为160kg/ h 的 气

32、体。标准状态下气体密度为1. 2 kg/ m3 试求液体和气体的流速分别为若干m/ s 答U=2. 11m/ s ; U=5. 69m/ s 解 mm27225.35.33 内d mm5325.360 外d 对液体 1sm 11.2027.01150 3600/500044/ 22内dmAVu lllll 对气体 0101 PP 3mkg 92.51001325.1 105.02.1 560 101 PP 224 内外内外 DdAAAg 2322 m1032.10335.0053.04 13 sm69.592.51032.13600/160/ ggggggAmAVu 。 答: 液体流速为2 .

33、 1 1 m/ s 气体流速为5 . 6 9 m/ s m 。 3. 习题1- 9 已知水在管中流动。在截面1 处的流速为0. 5m/ s 。管内径为0. 2m 由于水的压力产生水柱高为1m 在截 面2 处 管内径为0. 1m 。 试计算在截 面1 、2 处 产生水柱 高度差h 为多 少忽略 水由1 到2 处的能量损 失 答0. 191m 8 解 1sm 21.0 2.05.0222112 dduu 对截面1 与截面2 列伯努利方程 gPgugPgu 22212122 guugPP2_ 212221 ghPPP 21 m1 9 1.08.92 5.022_ 22212221 guugPPgPh

34、 。 答: 水柱高度差h 为0 . 1 9 1 m 。 4. 例题 水在20 时的物理性质=1. 00510-3 Pa s =998. 2kg/ m3 以27m3/ h 的流量流过规格为88. 54mm 长 度为100m 的钢 管 判定水 的流 型若=0. 0261 求 所产 生的阻 力损 失。( 答 为 湍流 阻力损 失35J/ kg. 或压头损失3. 57m 或压力损失1. 34104 Pa) 解先判定流型: 管内径d = 8 8 . 5 4 2 = 8 0 . 5 mm= 0 . 0 8 0 5 m smAqu V /47.10805.0785.0 3600/27 2 53 1018.1

35、10005.12.99847.10805.0Re du R e 4 0 0 0 为湍流 kgJudlH f /3520805.0 47.11000261.02 22 或 mgudlhf 57.381.920805.0 47.11000261.02 22 或 PaPaudlhP ff 422 1034.158.1339720805.0 47.12.9980261.02 答为湍流阻力损失3 5 J / k g . 5. 1- 11 在图示装置中出水管直径为573. 5mm 。当阀门全闭时压力表读数为30. 4kPa, 而在阀门开启后压力表读数降至20. 3kPa, 设总压头损失为0. 5m 水柱

36、求水的流量为若干m3/ h ? ( 答22. 8m3/ h ) 9 解取水面为 00 截面压力表处为 11 截面以压力表管中心线为基准面。故 00 P 01 Z 。 当阀门全关闭时 kPa4.301 P 由流体静力学原理得 1100 PgZPgZ m1.38.91000 104.30 310 gPZ 当阀门打开后在 00 截面与 11 截面间列伯努利方程 fhgugPZgugPZ 2221112000 式中 00 u kPa3.201 P 水柱m5.0fh 11 sm22.3 u 121 4 udAuqV 132 hm8.223600422.325.357 。 答水的流量为2 2 . 8 m3

37、/ h 6. 2- 1 某离心泵以15 的水进行性能试验体积流量为540m3/ h 泵出口压力表的读数为350kpa 泵入口真空 表 的 读 数 为30kpa 。 若 压 力 表 和 真 空 表 测 压 截 面 间 的 垂 直 距 离 为350mm 吸 入 管 和 压 出 管 内 径 分 别 为350mm 和310mm 试求泵的扬程。 答39. 2m 解 1313 smhm 15.0540Vq 1222 sm99.131.015.04 Aqu V 1211 sm56.135.015.04 Aqu V guugPgPhguuHHhH2221222102122210 m2.398.92 56.19

38、9.18.91000 10308.91000 1035035.0 2233 。 答泵的扬程. 3 9 . 2 m 7. 2- 3 某离心泵的额定流量为16. 8 m3/ h 扬程为18 m 。试问此泵是否能将密度为1060 kg/ m3 流量为15 m3/ h的流体的液体从敞口贮槽向上输送到表压为30 kPa 的设备中, 敞口贮槽与高位设备的液位的垂直距离为8. 5 m 。已知管路的管径为75. 5mm 3. 75mm 管长为124m 包括直管长度与所有管件的当量 长度 摩擦因数为0. 03 。答此泵可用 10 解 1sm 15.13600200375.00755.0 154 2Aqu V 1

39、8mm1.158.92 15.1068.012403.08.91060 10305.82 232 gudlgPZH 答离心泵的送液能力和扬程都大于管路系统所要求的故此泵可用。 8. 绪 论 习 题- 4 在 空 气 预 热 器 中 用 蒸 汽 将 流 量1000kg/ h, 30 的 空 气 预 热 至66 空 气 的 平 均 比 热 容KkgJCp /1005 所 用 加 热 蒸 汽 温 度143. 4 离 开 预 热 器 的 冷 凝 水 温 度138. 8 ( 比 焓 分 别 为 kgkJkgkJ /76.583;/1.2742 21 hh ) 。求蒸汽消耗量。答: 蒸汽消耗量16. 76

40、 kg/ h. 解: CtCt 6630 21 和 间空气的平均比热容 KkgkJCp /005.1 CTCT 8.138,4.143 21 的水蒸气比焓 kgkJkgkJ /76.583;/1.2742 21 hh 在无损失时热流体的放热速率应等于冷流体的吸热速率即 hkghhttCqqttCqhhqCpmhmhCpmCmh/76.1676.5831.2742 3066005.11000)()(21121221 答: 蒸汽消耗量1 6 . 7 6 k g / h . 9. 例题 某冷库壁内外层砖壁厚各为12 中间夹层填以绝热材料厚10 。砖的导热系数为0.7W/ mK 绝热 材料导 热系数0

41、 .04W/ m K 。墙的 外表面 温度为1 0 内表 面温度 为-5 。试 求进入 冷库的 热流密 度及绝缘材料与砖墙两接触面的温度。答: 与砖墙两接触面的温度分别为9.1 和-4.1 . 解已知t1= 1 0 , t 4= - 5 , b1= b3= 0 . 1 2 m. b2=0. 10m, 1= 3= 0 . 7 0 W/ m K , 2= 0 . 0 4 W/ m K )/(27.570.012.004.010.070.012.0 )5(10 233221141 mWbbb ttQ CbQtt 1.970.0 12.027.5101112 CbQtt 1.404.0 10.027.

42、51.92223 答: 该冷库壁的温度降主要在绝热材料层发生与砖墙两接触面的温度分别为9 . 1 和- 4 . 1 。 10. 例题 在60 3. 5mm 的 钢管外包有两层 绝热材料里 层为40mm 的氧化镁粉 平均导热系数 =0. 07W/m K 外层为20mm 的石棉层其平均导热系数 =0. 15W/ m K 。现用热电偶测得管内壁的温度为500 最外层表面温度为80 管壁的导热系数 =45W/ m K 。试求每米管长的热损失及保温层界面的温度。答: 热损失191W/ m, 保温层界面的温度132 解已知 mrmr 03.00035.00265.00265.020035.02060.0

43、21 mrmr 09.002.00 7.007.004.003.0 43 1. 每米管长的热损失 343232121411l n1l n1l n12rrrrrrttqLQ mWq /19107.009.0l n15.0103.007.0l n07.010265.003.0l n451)80500(14.321 2. 保温层界面温度t3 11 232121311l n1l n12rrrrttq03.007.0l n07.010265.003.0l n451)500(14.32191 3 t解得 t3=132 答: 保温层界面温度1 3 2 。 11. 例5- 7 现用一列管式换热器加热原油原油在管外流动进口温度为100 , 出口温度为160 某反应物在管内流动进口温度为250 出口温度为180 。试分别计算并流与逆流时的平均温度差。 答: tm 并=65 tm 逆=85 解 并流 2121l n ttttt m C 6520150l n20150160180100250l n)160180()100250( 逆流 2121l n ttttt m C 858090l n809