食品工程原理习题和答案

1、食品工程原理第一章20 / 13P 31:1.因为Z = J上式简化为，l p由连续性方程可知QQ竹=“，=4 14 -"二 Q “ = Q1 "().314x1(尸2 _().113xl(F3= ().158x1(尸m?/s2x800940x(7&.314 10.142)x1()“2.Li 21解：由雷诺数表达式可知Q 2x1()zii = = 349川 / .v月 Z()()274门 0.027x3.49x1030 彳“Re =5= 4.5Xx 102.12x10由判别式可知为紊流。4.【17】解；首先判断该流体流动状态，已知管道內径为33mm,a chip (

2、).()33x6x100() 一占k = =；= 1.65x10fl12xl0-5可知流动状态为紊流'由布拉休斯公式(1-59)_ 0.3164a=r03,64 =0.028(1.65X1O4)"25P因摩攥引起的压尢i降为11 = 0.028 x 1()()x6 =15272 0.033 2少= 1527xl(T Pa8.【3】解：首先求泵的有效功率，设贮槽a和贮槽b两滋面分别为I端和ii-ii端+_1 + 丄+ 汐=&Z。+_x，+二+ 艺厶P 2- P 2Z| =(), Z2 =20m卩2Ml = U2 =()w =+ 兀 Lf= 9.8x20 + 10+30=

3、 236J/kgyv236=24 m由公式(1-88)得p24x30x1200x9.8=KMX)?/ = l(X)()x 0.65x360()= 3.6KW9.【卜9】解；根据公式(l-3ld；设两槽液面分别为1一 I和II-IIZ七+嘗心七+嘗助u=叫，P = )u Z = ()7 Z? = 20in管道內水的流速为10x43.14x().0512 x36(M)= 1.36 m/sO.()51x1.36x1()()O9xK)41 x 1(r3# =罟 00049根据莫迪图查得阻力系数约为0X)32,则沿程阻力损失为1001.362= 0.()32xX0.051 2x9.8= 5.92 m由表

4、1-5可知冇 §W17 + 6.4 + 3x1.1)壽= ().93 m=乙+劭= 20 + 5.92+0.93=26.85 m轴功率为HQ© 0( )()7726.85 x 10x100() x 9.8I OCX) x 0.7x3600=1.04 KW10.Li-io解：根据公式(i-3id),设贮槽液面和蒸发器水平管出口分别为it和ii-ii 乙+旦+址+忆+竺+夠保2g一殆 2g a Q18竹=0, 5 = - = 2.45 m/sd1 和以 0.0512 % 360044P, = 1x10s Pa, /a =lxl0-5-40xl0; = 6xl04PaZ = 0&

5、gt; Z, = 20 m管道内溶液流动状态为= 12xl()4R0.051x2.45x1060C fl 1.1x10七根据莫迪图查得阻力系数约为0.02 ,则沿程阻力损失为= ()()2x5()0.0512.452x2x9.8=6 m由表1-5可知管道进口和出口的局部阻力系数,2.4522x9.8=0.46 m二乙+旦一旦+竺+工件-殆 p? 2g 厶“4()xl(F. f .“=20-+ 0 + 64- ().461 ()6() x 9.X=22.6 m轴功率为= 22.6x18x1060x9.8 1 w 1()00 帀lOOOx 0.65x360011.【111】解：根据公式(l-3ld

6、),设贮槽滋面和管路出口分別为一1和II-II保 2g一 点 2£Q65 = 0,伦= =2ii= ”3 ni/s兀心x0.02542x360044P =P . = 1x10s PaZ = 0, Z2 = 2 m管道內溶液流动状态为J).()254x3.3xl24()=k4><1()4”7x1()假设管道粗糙度较小，刊用公式(1-59)估算阻力系数.(),31640,31640.25().03八可丁=(仏1()丄严 则沿程阻力损失和局部阻力损失为u22g、().()3x+ 6x1.1+1x6.4+2x0.17 x 0.0254丿5()3.3?2x9.8=40.5 niH

7、=乙,十字+ "了2g3 32=2十亠十405 2x9.8=43 m第二章P78:【1】一食品冷藏室由内层为1 9 mm厚的松木，中层为软木层，外层 为5 1 mm厚的混凝土所组成。内壁面温度为一 17。8°C,混凝土外壁面温度为29.4 °Co松木、软木和混凝土的平均热导率分别 为0. 1 51,0o 04 33 , 0 . 762 W/(mK),要求该冷藏室的热损失为1 5W / 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2 b 由：1)所鹹木的厚度S由：得：15 =29.4+17.80.051 b2 0.019

8、0.762 + 0.04 + 0.151解得：/ =0128w2)松木ft软木接触面处的温度耳由宀赛0.151解得；厶=_159匸【4】将粗碎的番茄通过内径为60 mm的管子从20 °C加热 到75 °C。其流量为1300 kg/h,管内壁面温度为105 °C,求对流传热系数.已知粗碎的番茄物性数据如下：p= 1050 kg/m3; cp=3. 98 kJ/ (kg K); |i = 2.15 mPa s (47.5 °C 时),1.2 mPa s管中流速:(1 05 °C时);入二0。61 W / (m K) o0.122x1050 5?5x

9、l()j< 215xl(rlxlO4= 3.98xl(fx2.15xl0-=14i03dtuPV2 0.611300/1050/3600u = 0.122/5x0.0624解：流体在管内被加热。2000<Re<lxlO为过渡流，且为高粘度流体。a = 0.027Re° Pr3 (-)014dfAr=0.027x x(3.575x 103)>8 x(14.03)5 x()°14 = 50CFF/(m2 J：)0.06 1.2应糸数为：0 = 1 6xlO/R0 =l-6xl05 /357护=0.7589a= a(j)= 500x0.7589= 379J

10、F/(m2 JT)5o 一带有桨式搅拌器的容器内装有温度为37o 8 °C的料液。用 夹套内的蒸汽加热。容器内径为1.22 m,搅拌器直径为0.406 m, 转速为2.5 r /s,容器壁温为9 3.3 °C。料液的物性为：p = 9 77 k g/m3;Cp=2o 72 kJ/ (kg K); u= 1 OO mPa s (37. 8 °C时)，7.5 mPa s (93. 3 °C时)料液热导率)/(59 9 OKmW . 求料液对容器壁的对流传热系数。解：该对流属于流体在搅拌槽内强制对流。=4026.12c200-IO60.406 2 x 2.5x

11、977100x10.0.406一 1.22q 0.333 u 025 0.6晰体在嘶内吹綺嫉臟为:你警严警)诒严根拥P45表2-4杳得，容器夹套內壁平浆式搅拌器9036, nrf/3. 由题得料液平均物性如下：p = 9Tlkg5'* = 2J2kJ/kg K“ =53.75 x IO'3 Pa ；0.599矿 /(加 K)a =( “ )014D pArn_,0.599v0.4062x2.5x977 Jf2.72xxl03xl00xl0-3r100xW0i40.599= 0.36( X-r- -) (-一)x(1.22100x10"0.5997.5x10= 498.

12、73JF/(w2.Z)客 糊發对容器壁的对流传热糸数为498.73X(" K)。【216】烤炉内在烤一块血包 C知炉橙温度为175它，血包表血的黑度为085表血温度为100 'C,表面积为0.064 5 in2,炉壁表血枳远远大于血包老血枳.求烤炉向这块血包辐射 传递的热星.解：两物休构成封闪空间口S|«S，山下式11笄辐射传热星：(Jl2=aS-T24)=5.67 xiO'8 x0.85x0.0645x(3734 一4484) = -65.OW负兮表示炉壁向血包传淮热量10.在逆流换热器中，用初温为20 °C的水将1.25 kg/s的液体比 热容

13、为1O 9 kJ/ (kg K)、密度为8 5 0 k g / m3由80 °C冷 却到30 °C.换热器的列管直径为025 mmX 2.5 mm,水走管内。 水侧和液体侧的对流传热系数分别为850W/(m2K)和17O0W/(m2 K),污垢热阻可忽略.若水的出口温度不能高于50 °C,求 水的流量和换热器的传热面积。解：传热量为Q = %(兀1-兀2)=L25x L9x 10 X (80-30)二 118-75 xlOIF又"怙(：-匚)/. Wc =2=11875x10= o.94 傀 / s务(：一：)4.187x1 (X x(50-20)即冷水

14、流t为0945殛.心。取管壁的热率2 = 4卯/(加0,则有K =1°1d0d0d0 1十£心-)十-一 aQ 22久dt at=.1=471.517/0«2X)1 25xl(r T ,25、2511Ln) hx17002x452020 850传热面积由下式计算:(1)Sq =-K皿热流体：8030U冷流体：50J2LCA = 3(rc at2 = iovcat/ 10将已知值代人式（1）,得:so =118.75x10471.5x182=13曲122-23在列管换热器中用冷水冷却油。水在直径为19 iiiniX2 inm的列骨内流动。己知管 内水侧对流传热系数为

15、3 490 W/ (m2-K),管外油侧対流传热系数为258 W/(m2*K). 换热曙在使用一段时间后，管壁两侧均冇污垢形成，水侧污垢热阳为0.000 26 n?K/W 油侧污垢热阻为0.000 176 m2 - K/Wo管壁的热导率为45 V/ (n-K)o求:(1)基于管 外表面枳的总传热系数： 产生污垢后热阻增加的白分数。解：以外表面为基准。(1)妹干管外表面的总传热系数产生污垢前的总热阴;R厂丄十乞“宀)十豆% 几 < 。刀=丄+竺旦3(与竺 = 4.29EF川*2582x451515 x 34904.29x2= 233W/(mlK) 产生污垢后热阻增加的百分数R% 产生污垢后

16、的总热Plhrh吩7.29X b + 0.000176 + 0.00026晋十9X ”泌“【14】某列管换热器的管程走冷却水，有机蒸汽在管外冷凝在新使用时冷却水的进、出口温度分别为209和30°C。使用一段时间后,在冷却水进口温度与流量相同的条件下，冷却水出口温度降为26 °C。已知换热器的传热面积为1 6. 5m2,有机蒸汽的冷凝温度为80°C, 冷却水流量为2. 5 kg/s,求污垢热阻.解：无污垢时的传热量:2 = (2-1) =2.5x4.187x103 x(30-20) =104.7x103FK有机蒸汽：80t8(TC冷水s30 j 20毛M = 5(T

17、C AT； =60vC几)50-60= 54.85VCK。1047x1016.5x54.85有污垢时的传热量:O = Wcc (2 -1)= 2.5x 4.187 x 103 x (26 _ 20)= 62.81x10IF有机班 冷水:80t8(TC26 j20C可=5化 at; =6or54-60AT ATo=5 695 °C二工& = R。一 Rq =5”=6.32x107广 K/IF66.84115.71 6有一套管换热器，内管为019 mmX2 mm,管长为2 m,管内的水与环隙中的油逆流流动油的流量为27 0 kg/h,进口温 度为100 °C,水的流量为360 kg/h,进口温度为10 °C。若忽略 热损失，且知以管外表面积为基准的总传热系数为374W/(m2 -K ),油的比热容为1.88 kJ/ （kgK），求油和水的出口温度分别为 多少？解：取水的比热容为 勺=4.187肋7（如.K）热量彳瞬Q = Whcph（ThL Thi） =-Q）理 = Tt2-TciW<c 严T