4食品工程专业--颗粒与过滤作业解答

1、第四章颗粒与流动2.某谷物的颗粒粒径为4mm密度为1400 kg /m3。求在常温水中的沉降速度。又若此谷物的淀粉粒在同样的水中的沉降速度为0.1mm/s,试求其粒径。解：（1 ）、求沉降速度试差法：（层流区、过渡区、湍流区）设为层流区（Rep500） （ Newton公式）Ut1.74)g将上述已知条件代入上式:Ut1.74)g0.218(m/s)RInU验证：Rep0.004 0.218 10000.001872500因此，设为湍流区（Rep500）是合理的，颗粒沉降速度为: （2 ）、求粒径设颗粒沉降为层流区（Rep1） （Stokes公式）：0.218m/sdp( p18）g得到：d

2、p)g已知：Ut=0.1mm/s，则:dp验18utp)g18 0.1 10 3 0.001 (1400 1000) 9.81证2.14 10 5(m)dpUt2.14 10 5 0.1 10 3 10000.0010.00214 1所以，假设颗粒在层流区流动。该谷物的颗粒直径为：52.14 X 10 m-52.14 X 10 m假定从洗涤器出来的混合物中，1: 4,分离后的水相可认为绝不答：在常温水中的沉降速度 0.218m/s，谷物的颗粒直径为 7.液体食用油经水洗设备之后， 进入沉降槽进行油水分离。油以球滴出现，滴径为 0.05伽，物料中油和水的质量比为含油。以知料液流量为2t/h，油的

3、相对密度为 0.9，油温和水温均为38C。试求沉降槽的 沉降面积（假定沉降符合斯托克斯定律） 解：根据单位时间沉降的体积、沉降面积和沉降速度的关系:V Au A Vu求V已知：物料中油和水的质量比为1: 4;料液流量为2t/h ;34查表水在38 C时：993kg/m3,6.828 10 4. Pa s按清夜体积计算生产能力 V:2 103/3600499354.48 10 4m3 / s求Ut假设沉降速度为层流区，由斯托克斯定律:dp2( p )g已知：d=0.0 5mm=5X 10-5m,3p 900kg / m，则:Utdp2( p )g18(5 105)2(900 993)1.855

4、10 4m/s18 6.838 10验证:Redput0.05 10 3 (1.86 10 4) 9930.0136 16.828 10属于层流区，假设成立。所以:A V Ut4.48 10 41.855 10 42.42m2答：求沉降槽的沉降面积为2.42m2。9.果汁中滤渣为可压缩的，测得其压缩指数为 0.6。在压表为100kPa下由压滤机过滤。最 初1 h可得清汁2.5 m3，问若其他条件相同，要在最初 1 h得到3.5 m 3的清汁，要用多大 压力？设介质阻力可忽略不计。解：由恒压过滤方程：V2 2VVe KA22k( p)1 sA2 ；当过滤介质阻力忽略不计时， Ve 0 ，上式简化

5、为:V22k( p)1sA2pi105Pa21 s10.60.4V1p1p1p1V2p2p2p20.4P20.4 V 2P12(105)0.43.5 2100 1.96 196( Pa)V12.5p2 5.4105Pa答：在最初1 h得到3.5 m3的清汁，要用5.4 105 Pa压力。10.用某版框过滤机过滤葡萄糖溶液，加入少量硅藻土作助滤剂。在过滤表压100kPa下过滤2h,头1h得滤液量8m3。假设硅藻土是不可压缩的，且忽略介质阻力不计，试问：（1）在第2小时内可得多少滤液？（ 2）过滤2h后用2朋的清水（黏度与滤液相近），在同样压 力下对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤时间；（3）若滤液量不变

6、，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？ （ 4）若过滤时间不变，仅将过滤压差提高1倍，问滤液量为多少？解：（1）求在第2小时内可得多少滤液2 2由恒压过滤方程：K ；当过滤介质阻力忽略不计时，Ve 0 ，上式简化为：V2 KA2已知：3乂 8 m , !1, 22V121821可得：2，即2V 222V222，V2 11.31m3V2 V111.313.31(m3)（2）求过滤2h后用2m3的清水，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤的洗涤时间dVKA2d 2(V Ve)3由题意：Ve 0,V211.31(m )，则:dVKA22V2642 11.312.83m3/h对于板框式过滤机，洗涤素速率

7、为过滤终了速率的1/4 ）：dV1 dV2.830.71m3/hVwdV 0.71 wd(3)若滤液量不变，仅将过滤压差提高 由恒压过滤方程：V2 2VVe KA2i倍，求过滤时间。2k( p)1 sA2当滤饼为不可压缩，s=o,当过滤介质阻力忽略不计时，Ve 0则可得 K 2k p,k 为常数与压差无关Kipi1K2p22又: V2KA2，且 V2Vi,则：Ki 11 上即：2221(h)(4 )若过滤时间不变，仅将过滤压差提高 由于压强提高1倍，1倍，求滤液量K1p11K2p22当:V111.31 m3,KjK 211.31即:V215.99m3答:13.有一转筒真空过滤机，每分钟转2周，

8、每小时可得滤液 4后。若滤布阻力忽略不计，问每小时要获得5m滤液，转鼓每分钟应转几周？此时转鼓表面的滤饼厚度为原来的几倍？假 定所用的真空度不变。解：(i)求转鼓每分钟应转几周滤布阻力忽略不计，转筒式过滤机生产能力：Q Av K n(m 3 / s)式中n的单位为(r / s)即: Q 465A、Kn (m3/h),式中n的单位为r / min真空度不变，滤浆相同，则K相同同一过滤机，A, 相同,则有:Q2n2Kn22Q2 grQ1nin22 253.1(r/mi n)(2)求滤饼厚度为原来的几倍设滤饼不可压缩,V为转鼓每转一周得到的滤液体积：V 60 d其中n的单位为r/min则滤饼厚为：L

9、vVLiViL2V2Qin1Q2Q1 n2 Q1 Q2 g g -Q2 n1Q2Q1Q2Qin2L20.8L1答：14.大豆的密度 1200(倍)kg /m3,直径5伽，堆积成高为0.3m的固定床层,空隙率为0.4.若 20 C 空气流过床层时，空床速度0.5 m/s,试求其压力降。又当空床速度达何值时，流化方才开始? 此时的压力降又为何值？解：查表得20 C空气的物理参数:1.025kg /m3,(1).床层雷诺数：1.81 10 5Pags(Re)edpu0.005 0.5 1.2056(1(1 0.4) 1.81 10-46.250.17(Re)e46.2420可用欧根公式得p 150175*u2150(10.4)20.43 0.0052 1.8110 5 0.3 0.5 1.753 52205388.1(Pa)(2).假设空床速度达到临界流化速度时,流体处于湍流区，则根据牛顿公式有：ut 1.74一Pg 1.74005(1200 1.205) 98112.15(m/s)_ 、dput0.005 12.15 1200校核(Re pt)1.8