1、食品工程原理习题解答1第二章 习题解答1.一直径 3m 的卧式圆筒形贮槽，槽内装满有密度为 940kg/m3 的植物油，贮槽上部最 高 处 装 有 压力表，其读数为 70kPa，求槽内最高压强是多少？解：由静力学基本方程式知，槽内最高压强处为卧式圆筒形贮槽内液位的最低处。 3071094.8139764.2PapgZ最注意：此结果为相对压强。2. 用 直 径 d=100mm 的 管 道 ， 输 送 流 量 为 10kg/s 的 水 ， 如 水 的 温度 为 5 ， 试 确 定 管 内 水 的 流 态 。 如 用 这 管 道 输 送 同 样 质 量 流 量 的 花 生油 ， 已 知 花 生 油
2、的 密 度 920kg/m3， 运 动 黏 度 =1.08710-3m2/s，试 确 定 花 生 油 的 流 态 。解 ： 水 温 在 5 时 的 密 度 、 黏 度 分 别 为 999.8kg/m3、1.54710-3Pas。 smAVu/273.1.48.93098.40.5dRe所 以 ， 管 内 水 的 流 态 为 湍 流 。花 生 油 的 密 度 、 运 动 黏 度 分 别 为 920kg/m3、 1.08710-3m2/s。210.384/s94VuA3.9017.201dRe所 以 ， 管 内 花 生 油 的 流 态 为 层 流 。3. 如 图 所 示 ， 有 一 输 水 系 统
3、 ， 输 水 管 管 径 57mm3.5mm， 已知 hf（ 全 部 能 量 损 耗 ） 为 4.5m 液 柱 （ 44.15Pa） ， 贮 槽 水 面 压 强 为100kPa（ 绝 ） ， 水 管 出 口 处 压 强 为 220kPa， 水 管 出 口 处 距 贮 槽 底20m， 贮 槽 内 水 深 2m， 水 泵 每 小 时 送 水 13m3， 求 输 水 泵 所 需 的 外 加压 头 。解 ： 根据题意，如图所示设贮槽水面为 1-1 面，管出口截面为 2-2 面，列m/s食品工程原理习题解答2柏努里方程：题 3 附图 f22e121 HgpuzHgpuz 1212123,0m,kPa()
4、,0kPa(),0=4.5m.84m/s6.544201879. feZppuHVudH最绝 压 绝 压4. 如 图 所 示 高 位 槽 水 面 距 出 水 管的 垂 直 距 离 保 持 5m 不 变 ， 所 用 管 路 为 114mm4mm 的 钢 管 ， 若 管 路 压 力 损 失为 （ 1+ U2） m 水 柱 9.81（ 1+ U2） Pa，33问 ： 该 高 位 槽 每 小 时 送 水 量 多 少 ？ 若要使水的流量增加 30%，应将水箱升高多少？题 4 附图解：根据题意，设高位槽液面为 1-1 面，管出口截面为 2-2 面，列柏努利方程：2-2112m20m 114x45mZ1=2
5、m， Z2=20m， p1=100KPa（绝压） ， p2=220 KPa（绝压） ，u1=0，22食品工程原理习题解答3f22121 HgpuzHgpuze 2121212 35m,0,0,133(),.6m/s9.8efzpuuuug22334160.1.4/51.2/h4VAd当水的流量增加 30%时：21.3092m/s64u221 221.0931.097.m8e ffupupzHzHgg若要使水的流量增加 30%，则应将水箱再升高 2.79m。5. 用 泵 将 密 度 为 1081kg/m3， 黏 度 为 1.9MPas 的 蔗 糖 溶 液 从 开 口贮 槽 送 至 高 位 ， 流
6、 量 为 1.5L/s,采 用 内 径 25mm 的 光 滑 管 ,管 长 50m，贮 槽 液 面 和 管 子 高 位 出 口 距 地 面 高 度 分 别 为 3m 和 14m,管 出 口 处 表 压为 40kPa， 整 个 流 动 系 统 局 部 阻 力 因 数 之 和 =13.0,若 泵 效 率 为 0.58,求泵 的 功 率 。解 ： 根据题意，设开 口 贮 槽 液面为 1-1 面，管出口截面为 2-2 面，以地面为基准面，列柏努利方程： f22e121 HgpuzHgpuz 其中： z1=3m， z2=14m， p1=0， p2=40kPa， u1=0 2gu22f2e dlgguH3
7、221.50.56m/s4Vud 30.5.6108467.9uRem3/h=z1-z2=5m，食品工程原理习题解答402.6.43710.5250Re则此 流 动 为 光 滑 管 湍 流 ，22322u1g3.056410.104.38m985989.984.367.W674.12.W058eeeauplHgdNV6. 将 温 度 为 263K 的 冷 冻 盐 水 （ 25%CaCl2 溶 液 ， 相 对 密 度 即 比 重为 1.24， 黏 度 为 0.007Pas） 从 敞 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
8、送 管 路 由 50m,规 格 为 33.5mm3.25mm 的 有 缝 钢 管 组 成 ， 其 中 有 6 个 标 准 弯 头 ， 1 个 截止 阀 ， 2 个 闸 门 阀 ， 均 为 全 开 ， 如 果 要 求 流 量 为 6m3/h， 试 求 所 需 泵的 扬 程 。 局 部 阻 力 系 数 弯 头 设 为 1=1.1， 截 止 阀 为 2=6.4， 闸 门 阀3=0.17,钢 管 粗 糙 度 =0.0002m 并 且 冷 却 设 备 通 大 气 。解：根据题意，设敞 口 贮 槽 液面为 1-1 面，管出口截面为 2-2 面，列柏努利方程： f22e121 HgpuzHgpuz 又因为
9、Z2-Z1=2，p 1=p2，u 1=0 f2f又 42 260.27.9140.91m/s, .39130.744Vduu Red ,.0327 291.)6(291.7.59.2 322 udlLf其中： 1=1.1， 2=6.4， 3=0.17,=0.5（ 突 然 缩 小 ）代入数字可得结果为 364.4J/食品工程原理习题解答5所以 H=2+2.91364.9.58m87. 输 送 流 量 12m3/h 的 水 泵 ， 泵 出 口 处 压 力 表 读 数 1.9atm， 泵 入口 处 真 空 表 读 数 140mmHg， 轴 功 率 1.20kW， 电 动 机 转 数2900r/min
10、， 真 空 表 与 压 力 表 距 离 0.7m， 出 口 管 与 入 口 管 直 径 相 同 。 求泵 的 压 头 H 与 效 率 ？解 ： 根据题意，设泵 入 口 处 为 1-1 面，泵出口处为 2-2 面，列柏努利方程： f22121 HgpuzgpuzeZ2-Z1=0.7m,u1=u2,p1=-140mmHg,p2=1.9atm,Hf 0,He=H则： H =0.7+1.9101325+1407601013259.811000 =22.23 =100%=9.81100012360022.231200 100%=60.6%8. 牛奶以 48kg/min 的流量流经某泵时获得的压强升高为
11、70.5kPa，牛奶的密度为 1050kg/m3，设泵的效率为 80%，试估算泵所作的有效功率和泵的轴功率。解：根据题意，设泵 入 口 处 为 1-1 面，泵出口处为 2-2 面，列柏努利方程：fe HgpuzHgpuz 22121Z2-Z10m ,u1 u2,p2-p1=70.5kPa,H f037.56.849e10.6.8453.71W10eeaNgVH53.716.W08ea食品工程原理习题解答69. 拟用一台离心泵以 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 Hs=5.6m，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
12、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多少？当地大气压为 9.02104Pa。解：对于离心泵，安装高度公式为： ssHgupZf2asfs2ss 2603.7m/s3.54sVuA22.0.5437981ssfsZHg若泵的安装高度为 5.0m，则该泵不能正常工作。查得 20下清水的饱和蒸气压 2.3346103Pa；40下清水的饱和蒸气压7.3766103Pa，密度为 992.2kg/m3。 433 9.810.2.67.6105.610 4.1m9892Vssap2 2310.5ssfsuZHg允许的几何安装高度为 3.088m。为安全起见，泵的实际安装高度还应比上述计算的值减去 0.51.0m。
