食品工程原理试题思考题与习题及答案Word文档下载推荐.doc
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4在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h,30℃的空气预热至66℃,所用加热蒸气温度143.4℃,离开预热器的温度为138.8℃。
求蒸气消耗量。
5在碳酸饮料的生产过程中,已知在0℃和1atm下,1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。
试计算该饮料中CO2的
(1)质量分数;
(2)摩尔分数。
忽略CO2和水以外的任何组分。
6采用发酵罐连续发酵生产酵母。
20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。
初始接种物中含有1.2%的酵母细胞,将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。
在发酵罐内,酵母以每2.9h增长一倍的生长速度稳定增长。
从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中,生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母,占发酵液中总酵母的97%。
试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。
第一章流体流动
一、名词解释
1流体的黏性
2牛顿流体
3流体的稳定流动
4层流边界层
二、填空
1通常把()流体称为理想流体。
2牛顿黏性定律表明,两流体层之间单位面积的()与垂直于流动方向的()成正比。
3流体在管道中的流动状态可分为()和()两种类型。
4在过渡区内,流体流动类型不稳定,可能是(),也可能是(),两者交替出现,与()情况有关。
5流体的流动状态可用()数来判断。
当其>
()时为();
<
()时为()。
6流体在管道中的流动阻力可分为()和()两类。
7当流体在圆管内流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为()。
8根据雷诺数的不同,摩擦系数-雷诺数图可以分为()、()、()和()四个区域。
9管路系统主要由(),()和()等组成。
10局部阻力有()和()两种计算方法。
三、选择
1 液体的黏性随温度升高而(a),气体的黏性随温度升高而()。
A.升高,降低;
B.升高,升高;
C.降低,升高
2 砂糖溶液的黏度随温度升高而(a)。
A.增大;
B.减小;
C.不变
3 层流时流体在圆管内的速度分布规律为(a)形式。
A.二次曲线;
B.直线;
C.指数
四、简答
1推导理想流体的柏努利方程。
2举例说明理想流体柏努利方程中三种能量的转换关系。
3简述流体流动状态的判断方法及影响因素。
4如何用实验方法判断流体的流型?
5说明管壁的粗糙度对流体流动阻力的影响。
五、计算
1某真空浓缩器上真空表的读数为15.5×
103Pa,设备安装地的大气压强为90.8×
103Pa,试求真空浓缩器内的绝对压强。
2一敞口储槽内贮存有椰子油,其密度为910kg/m3,已知:
Z1=0.6m,Z2=1.8m;
槽侧壁安装的测压管上段液体是水,测压管开口通大气。
求槽内油面的位置高度h。
z1
z2
h
习题2附图
3某设备进、出口的表压强分别为-13kPa和160kPa,当地大气压为101.3kPa,求该设备进、出口的压强差。
4用一串联U形管压差计测量水蒸气锅炉水面上的蒸气压pv,U形管压差计指示液均为水银,连接两U形管压差计的倒U形管内充满水,已知从右至左四个水银面与基准水平面的垂直距离分别为h1=2.2m、h2=1m、h3=2.3m、h4=1.3m。
锅炉水面与基准水平面的垂直距离为h5=3m。
求水蒸气锅炉水面上方的蒸气压pv。
水
h1
h3
h5
h4
h2
pv
汞
习题4附图
5试管内盛有10cm高的水银,再于其上加入6cm高的水。
水银密度为13560kg/m3,温度为20℃,当地大气压为101kPa。
求试管底部的压强。
6在压缩空气输送管道的水平段装设一水封设备如图,其垂直细支管(水封管)用以排除输送管道内的少量积水。
已知压缩空气压强为50kPa(表压)。
试确定水封管至少应插入水面下的最小深度h。
pa
p
p′
0.6m
8.6m
习题7附图
习题6附图
压缩空气
7贮油槽中盛有密度为960㎏/m3的食用油,油面高于槽底9.6m,油面上方通大气,槽侧壁下部开有一个直径为500mm的圆孔盖,其中心离槽底600mm。
求作用于孔盖上的力。
8如本题图所示,用套管式热交换器加热通过内管的果汁,已知内管为Φ33.5mm×
3.25mm,外管为Φ6mm×
3.5mm的焊接钢管。
果汁密度为1060㎏/m3,流量为6000㎏/h;
加热媒质为115℃的饱和水蒸气在外环隙间流动,其密度为0.9635㎏/m3,流量为120㎏/h。
求果汁和饱和水蒸气的平均流速。
果汁
饱和水蒸汽
习题8附图
9水流经一文丘里管如本题图示,截面1处的管内径为0.1m,流速为0.5m/s,其压强所产生的水柱高为1m;
截面2处的管内径为0.05m。
忽略水由1截面到2截面流动过程的能量损失,求1、2两截面产生的水柱高差h为多少米?
1
2
习题9附图
1m
10某植物油流过一水平渐缩管段,管大头内径为20mm,小头内径为12mm,现测得这两截面间的压强差为1000Pa,该植物油的密度为950kg/m3,不计流动损失。
求每小时油的质量流量。
11从高位槽向塔内加料。
高位槽和塔内的压力均为大气压。
要求料液在管内以1.5m/s的速度流动。
设料液在管内压头损失为2.2m(不包括出口压头损失)。
高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米?
习题11附图
u1
u2
习题10附图
1220℃下水在50mm内径的直管中以3.6m/s的流速流动,试判断其流动类型。
1337℃下血液的运动黏度是水的5倍。
现欲用水在内径为1cm的管道中模拟血液在内径为5mm的血管中以15cm/s流动过程的血流动力学情况,实验水流速度应取为多少?
14果汁在内径为d1的管路中作稳定流动,平均流速为u1,若将管径增加一倍,体积流量和其他条件均不变,求平均流速为原来的多少倍?
15如本题图示,将离心泵安装在高于井内水面5米的地面上,输水量为50m3/h,吸水管采用Φ114×
4㎜的电焊钢管,包括管路入口阻力在内的吸水管路上总能量损失为∑hf=5J/kg,当地大气压强为1.0133×
105Pa。
求该泵吸入口处的真空度。
习题15附图
5m
20m
习题17附图
习题16附图图
30m
16用泵输送某植物油,管道水平安装,其内径等于10mm,流量为0.576m3/h,油的粘度为50黏度0-3Pa×
s,密度为950kg/m3。
试求从管道一端至相距30米的另一端之间的压力降。
17用离心泵将某水溶液由槽A输送至高位槽B,两槽液面维持恒定并敞开通大气,其间垂直距离为20m。
已知溶液密度为1200kg/m3,溶液输送量为每小时30m3,管路系统各种流动阻力之和∑hf=36J/kg,该泵的效率为0.65。
求泵的轴功率。
18某饮料厂果汁在管中以层流流动,如果流量保持不变,问:
(1)管长增加一倍;
(2)管径增加一倍;
(3)果汁温度升高使黏度变为原黏度1/2(设密度变化极小)。
试通过计算说明三种情况下摩擦阻力的变化情况。
19植物油在圆形直管内作滞流流动,若流量、管长、液体物性参数和流动类型均不变,只将管径减至原来的2/5,由流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍?
20用泵将密度为930kg/m3、黏度为4黏度mPa×
s的某植物油送至贮槽,管路未装流量计,但已知A、B两处压力表的读数分别为pA=1.2MPa,pB=1.12MPa,两点间的直管长度为25m,用管直径为Φ89×
3.5mm的无缝钢管,其间还有3个90°
的弯头。
试估算该管路油的流量。
21用一台轴功率为7.5kw的库存离心泵将溶液从贮槽送至表压为0.2×
105Pa的密闭高位槽(见右图),溶液密度为1150kg/m3、黏度为1.2×
10-3Pa·
s。
管子直径为Φ108×
4mm、直管长度为70m、各种管件的当量长度之和为100m(不包括进口和出口的阻力),直管阻力系数为0.026。
输送量为50m3/h,两槽液面恒定,其间垂直距离为20m。
泵的效率为65%。
。
试从功率角度考虑核算该泵能否完成任务。
6m
习题23附图
20m
习题21附图
11
22
1.6m
习题20附图
A
B
22一台效率为0.65的离心泵将果汁由开口贮槽输送至蒸发器进行浓缩。
已知果汁密度为1030kg/m3,黏度为1.2×
s,蒸发器液面上蒸发空间的真空表读数为50kPa,果汁输送量为16m3/h。
进蒸发器的水平管中心线高于开口贮槽液面20m,管直径为Φ57mm×
3mm的冷轧不锈钢管,不包括管路进、出口能量损失的直管及各管件当量长度之和为50m,管壁绝对粗糙度为0.02mm,当地大气压强为1×
105Pa。
求泵的轴功率PZ。
23高位水槽底部接有一长度为30m(包括局部阻力的当量长度)、内径为20mm的钢管,该管末端分接两个处于同一水平面的支管,支管直径与总管相同,各支管均装有一相同的球阀(ζ=6.4),因支管很短,除球阀的局部阻力外,其他阻力可以忽略。
高位槽水位恒定,水面与支管出口的垂直距离为6m。
试求开一个阀门和同时开两个阀门管路系统的流量。
第二章流体输送机械
一、名词解释
1 离心泵的气蚀现象
2 泵的工作点
3 离心泵的安装高度
4 离心泵的切割定律和比例定律
1 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。
2 离心泵的实际工作压头和流量不仅与(
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