食品工程原理练习题

1、传热练习题1、某加热器外面包了一层厚度为300mm 的绝缘材料，该材料的热导率为0.16W/(mC),已测得该绝缘层外缘温度为 30C，距加热器外壁250mm处 为75C，试求加热器外壁面的温度为多少？2、用套管换热器将果汁从80 C冷却到30 C，果汁比热为C,流量为 240kg/h。冷却水与果汁呈逆流进入换热器，进口和出口温度分别为10C和20C，假设传热系数为450W/m2C，计算换热面积和冷却水用量。3、在一内管为的套管式换热器中，用水冷却苯，冷却水在管程流动，入口温度为290K，对流传热系数为850W/(m2 K)，壳程中流量为的苯与冷却水逆流 换热，苯的进、出口温度分别为350K、

2、300K，苯的对流传热系数为 1700W/(m2 K)，管壁的热导率为45 W/(m K)，苯的比热容为cp=1.9 kJ/(kg C )， 密度为尸880kg/m3。忽略污垢热阻。试求：在水温不超过 320K的最少冷却 水用量下，所需总管长为多少以外外表积计？4、 在一单程列管式换热器中，用130C的饱和水蒸汽将36000kg/h的乙醇水溶 液从25 C加热到75 C。列管换热器由90根25m材，长3m的钢管管束组 成。乙醇水溶液走管程， 饱和水蒸汽走壳程。 钢的热导率为 45W/(m C )， 乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m3,粘度为1.2 x HJPa s,比热为4.02k

3、J/(kgC )，热导率即导热系数为 0.42W/(m C )，水蒸汽的冷凝时的 对流传热系数为104W/(m2 C)，忽略污垢层热阻及热损失。试问此换热器是 否能完成任务即换热器传热量能否满足将乙醇水溶液从25 C加热到75C？：管内对流传热系数关联式为 0.023( /d)Re0.8 Pr0.4， Pr Cp / 。 枯燥练习题5、 某物料在连续理想枯燥器中进行枯燥。物料处理量为3600kg/h, 物料含水量 由20%降到5%均为湿基。空气初始温度为20C，湿度为绝干气，空气进 枯燥器时温度为100C，出枯燥器时温度为40C。试求：空气消耗量； 预热器传热量。6、 在某枯燥器中枯燥砂糖晶体

4、，处理量为100kg/h，要求将湿基含水量由40% 减至5%。枯燥介质为干球温度20C，相对湿度15%的空气，经预热器加热 至80C后送至枯燥器内。空气在枯燥器内为等焓变化过程，空气离开枯燥器 时温度为30C，总压为。试求： 水分汽化量； 枯燥产品量； 湿空 气的消耗量； 加热器向空气提供的热量。注：在常压下，20C时水的饱 和蒸汽压为7、 在理想枯燥器中，将某物料从含水量 5%枯燥到0.5%均为湿基。枯燥器生 产能力为湿原料/s。27C，湿度为水/kg绝干气的新鲜空气经预热器加热至 100C 进入枯燥器，出枯燥器时温度为52C。假设枯燥器的热损失可忽略不计，试 求绝干空气消耗量及空气离开枯燥

5、器时的湿度。8、常压下Pa=101.3 kPa，将干球温度为30 C、湿度为0.010 kg/kg干气的空 气，经预热器加热后温度升高至120 C,然后将加热的空气送入枯燥器中干 燥物料。枯燥的过程可视为等焓枯燥过程，当空气离开枯燥器的时候相对湿 度到达60%。请将空气从进入预热器到离开枯燥器的整个过程在下面湿空气的I-H图上表示出来；请根据第一问所作的图查出空气离开枯燥器时的干球温度为 C,湿度为kg/kg干气；请根据条件以及第二问的结果计算出含 100 kg绝干空气的新鲜空气从进 入预热器到离开枯燥器的整个过程中空气中增加的水分质量为 kg蒸馏练习题9、一常压操作的连续精馏塔中别离某理想溶

6、液，原料液组成为，馏出液和釜残液组成分别为和均为轻组分的摩尔分数，操作条件下，物系的相对挥发度 a=，假设操作回流比，泡点进料，塔顶为全凝器。试计算提馏段操作线方程。10、以下图是双组分理想物系的温度组成图，物系从状态点O开始依次变化至A、P、D、Q点，请写出每个状态点下对应的气相和液相组成注：假设 没有那么不必写出状态点xyOAPDQ11、用连续精馏塔每小时处理lOOkmol含苯40%和甲苯60%的混合液，要求 馏出液中含苯90%，残液中含苯1%组成均以kmol%计，试计算：馏出液和残液各多少kmol/h 饱和液体进料时，已估算出塔釜每小时汽化量为132kmol，问回流比为多少12、某连续精

7、馏塔，泡点进料，操作线方程如下：精馏段：提馏段：试求：原料液、馏出液、釜液组成及回流比。沉降练习题13、求密度为2360kg/m3,直径为60微米的球形颗粒在常温水中的沉降速度。14、密度为2150kg/m3的烟灰球形颗粒在20C空气中层流沉降的最大颗粒直 径是多少。过滤练习题15、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为 810 mmX 810 mmX 25 mm共36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72 X 10m2/s，qe=3.45 X 10m3/m2,每滤出1 m3滤液的同时，生成0.148 m3的滤渣。 求：滤框充满滤渣所需时间min 假设洗涤时

8、间为过滤时间的2倍，辅助时间为15 min，其生产能力为多少？生产能力以每小时获得的滤液体积计16、用某板框过滤机过滤葡萄糖溶液，参加少量硅藻土作助滤剂。在过滤表 100kPa下过滤2h,头1h得滤液量为8m3。假设硅藻土是不可压缩的，且忽 略介质阻力不计，试问： 在第 2h 内可得多少滤液？ 过滤2h后用2m3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。17、某板框式压滤机的过滤面积为 2,在压差p 1.5atm下以恒压操作过滤 一种悬浮液，2小时后得滤液4m3,介质阻力可略，滤饼不可压缩，求： 假设过滤面积加倍，其他情况不变，可得多少滤液？假设在原压差下过滤 4 小时后

9、用 3的水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？蒸发练习题18、在单效真空蒸发器内，每小时将 1500kg牛奶从质量分数15%浓缩到50%。 进料量的平均比热容为3.90kJ/(kgK),温度为80C，加热蒸汽表压，出料 温度为60C，蒸发器传热系数为1160 W/(m2 K)，热损失为5%。试求 蒸发水量和成品量； 加热蒸汽消耗量； 蒸发器传热面积。19、在单效膜式蒸发器中，每小时将 20吨 15%的某水溶液连续浓缩到 25%，原 料液温度为75C，蒸发操作的平均压强绝压为50kPa该压强下饱和蒸 汽的汽化潜热为，饱和温度为C；加热蒸汽压强为绝压该压强下饱和蒸汽 温度为C，汽化潜热为2206kJ/kg。

10、假设K为1000W/ : m2. C，热损失为总传 热量的5%,传热温度差损失为C。求： 1蒸发器的传热面积 S； 2加热蒸汽用量 D。20、用一单效蒸发器将 2500kg/h 的某水溶液由 10%浓缩到 25%均为质量百分 数，原料液比热为3.9kJ/(kgC )。加热蒸气压力为200kPa :绝压，蒸发 室内压力为40kPa真空度，假设溶液的沸点升高为5C,热损失为20kW。试 计算进料温度为25C时，加热蒸汽消耗量。当地大气压取 100kPa=流体输送练习题20、用离心泵将20 C的水从敞口贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。泵 吸入与压出管路直径相同，均为 76 mrnK 2.5 m

11、m。水流经吸入与压出管路不 包括喷头的能量损失分别为 3Wfi=2u2及JWf2=10iPJ/kg，式中，u为水在管 内的流速。在操作条件下，泵入口真空度的读数为26.6 kPa喷头处的压力为98.1 kPa :表压。试求泵的有效功率kW。20分21、 在一定转速下测定离心泵的性能，吸入管与压出管的内径分别为70mm和 50mm。当流量为30m3/h时，泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为 40kPa 和215kPa,两测压口间的垂直距离为，轴功率为。试计算泵的压头与效率。22、如以下图，密度为800kg/m3、黏度为s的液体，由敞口高位槽经 114mrK 4mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为表压，两槽的液位恒定。液体在管内的 流速为，管路中闸阀为半开，管壁相对粗糙度& /d试计算两槽液面的垂直距离。制冷23、 有一立式、双缸氨压缩制冷机，其制冷量为Qo=4.186 x1(kJ/h,其操作的蒸 发温度To=-15C ,冷凝温度Tk=+ 25C ,过冷温度Tu= + 20C。(1)请在下面NHs 的lgp-h图上作出制冷循环示意图； 压缩机的总效率为70%,计算：单 位制冷量；制冷剂循环量；制冷剂放热量；压缩机消耗的理论功率和实际功率； 理论制冷因系数&和实际制冷因系数Co24、蒸发温度-15C，冷凝温度为+30C,过冷