食品工程原理复习题及答案

食工原理复习题与答案

一、填空题：

T,其体积流量为.平均流速为o

***较案***

0.0157m3.s-j

2.流体在圆形管道中作层流流淌，假如只将流速增加一倍,则阻力损失为

原来的一倍；假如只将管径增加一倍，流速不变,则阻力损失为原来的

_____倍。

***较案***

2;1/4

3.离心泵的流量常用调整。

***较案***

出口阀

4.（3分）题号2005第2章学问点10。难度简单

某输水的水泵系统,经管路计算得，需泵供应的压头为He=25m水柱,

输水量为20kg.s”,则泵的有效功率为.

***套案***

4905w

5.用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近___________的温度，

而传热系数K值接近___________的对流传热系数。

***较案***

饱和水蒸汽；空气

6.实现传热过程的设备主要有如下三种类型

案***

间壁式蓄热式干脆混合式

7.中心循环管式蒸发器又称o由于中心循环管的截面积

。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液

占有的,因此，溶液在中心循环管和加热管内受热不同而

引起密度差异，形成溶液的循环。

***^1案***

标准式，较大，要小，自然

8.圆管中有常温下的水流淌,管内径d=100mm,测得中的体积流量为

0.022m3.s」,质量流量为，平均流速为o

***较案***

22kg.s-1-1

9.球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是______________o

滞流沉降时，其阻力系数=.

***^1案***

粒子所受合力的代数和为零24/Rep

10.某大型化工容器的外层包上隔热层，以削减热损失，若容器外表温度

为500℃,而外层包上隔热层表面温度为20℃,采纳某隔热材料,其厚度

为240mm,NLK-i,此时单位面积的热损失为。（注:大型容器可视

为平壁）

***较案***

1140w

11.非结合水份是o

案***

主要以机械方式与物料相结合的水份。

12.设离心机转鼓直径为1m,转速n=600转.min」，则在其中沉降的

同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快倍。

案***

201

13.在以下热交换器中，管内为热气体，套管用冷水冷却，请在下图标明逆

流和并流时，冷热流体的流向。

_.n…n…

一K」A一-RIA-

逆流「顺流厂

***;5£案***

略

14.用冷却水将肯定量的热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为

15℃,在设计列管式换热器时，采纳两种方案比较，方案I是令冷却水终

温为30℃,方案n是令冷却水终温为35℃,则用水量WI—WII,

所需传热面积AIAIL（大于，等于，小于）

案***

大于，小于

15.多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸

点较前一效的,以使前一效引出的作后一效

，以实现再利用。

5s案***

为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽

16.物料干燥时的临界水份是指_____________________________________

；它比物料的结合水份o

***较案***

由恒速干燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率；大

17.如右图所示：已知,p水=1000kg.nr3,p_3,R=51mm4!jap=

N.m2,§=—（两测压点A.B间位差不计）

本题目有题图：titul41.bmp

***较案***

500;1

18.板框压滤机主要由

_______________________________________________，三种板按

___________________的依次排列组成。

***较案***

滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成

1—2—3—2—1—2—3—2—1

19.去除水份时固体收缩最严峻的影响是

,因而降低了干燥速率。

案***

在表面产生一种液体水与蒸汽不易渗透的硬层。

20.多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸

点较前一效的,以使前一效引出的作后一效

,以实现再利用。

案***

为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽

21.恒定的干燥条件是指空气的、、

以与都不变。

案***

湿度、温度、速度与物料接触的状况

22.物料的临界含水量的大小与

________________等因素有关。

***^1案***

物料的性质，厚度和恒速干燥速度的大小

二、选择题：

1.当离心泵内充溢空气时，将发生气缚现象，这是因为（）

A.气体的粘度太小B.气体的密度太小

C.气体比液体更简单起漩涡

D.气体破坏了液体的连续性

***套案***

B.

2.降膜式蒸发器内溶液是（）流淌的。

A.自然循环；B.强制循环；C.不循环

***;5£案***

C

3.当空气的t=t=t时，说明空气的相对湿度中（）0

A.=100%;B.>100%;C.<100%

***套案***AU--6------

4.如图，U形管压差计测得：（）。|「

A.A.B间的阻力损失［丁

B.A.B间的压强差（J

C.A.B间的位头差加阻力损失

D.A.B间位头差

本题目有题图：titu014.bmp

***^1案***A

5.用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵供应的流量削减了，其

缘由是（）o

A.发生了气缚现象B.泵特性曲线变了C.管路特

性曲线变了

***;5£案***

c

6.稳定传热是指传热系统内各点的温度（）o

A.既随时间而变，又随位置而变B.只随位置而变，但不随时间而

变

C.只随时间而变，但不随位而变。

***;5£案***

B

7.在干燥流程中，湿空气经预热器预热后，其温度（）,相对湿度

（）o

A.上升；B.降低；C.不变

案***

A、B

8.干燥器进口的温度计最小分度是0.1℃,下面是同一温度时的几种记

录，哪一■种是正确的（）o

A.75℃;B.75.0℃;C.75.014℃;D.

74.98℃o

***^1案***

D

9.下图中高位槽液面保持恒定，液体以肯定流量流经管路，ab与cd

两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，贝小）o

（1）U形压差计读数

A・Rab>RcdB.Rab=Red

c.Rab<RcdD.不定

(2)液体通过ab与cd段能量损失

A.hab>hcdB.hab=hcd

C.h-abVhcdD.不定

(3)ab与cd两段压差.

A.APab>APcdB.APab=APcd

D.不定

C.APab<APcd

(4)R值表示

A.ab段的压差值B.ab段位能变更

C.ab段流淌能量损失D.ab段压差值与流淌能量损失

本题目有题图：titu012.bmp

***较案***

(1)B.⑵B.

(3)C.(4)C.

*本题hab=R1(ps-p)/p

hab=hcd=R2(ps-p)/p

R1=R2

△Pcd/pg=hcd=R1（p-p）/p

APab/pg=R2（ps-p）/p-1

10.由于泵内存有气体，启动离心泵而不能送液的现象，称为（）

现象。

A.气蚀B.气缚C.喘振

***;5£案***

B

11.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度渐渐降低为零，

泵出口处的压力表也渐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障

的缘由是（）

A.忘了灌水B.吸入管路堵塞

C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气

***较案***

D.

12.多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大,

安排到每效的有效温度差就（）o

A.越小；B.越大；C.不变

案***

A

13.已知物料的临界含水量为0.2kg水.kg一绝干料，空气的干球温度

为t,湿球温度为tm,露点为td,现将该物料自初始含水量Xl=0.45

kgzK.kg1绝干料干燥至X2=0.1kg水.kg"绝干料，则在干燥末了时物料

表面温度t表：（）o

A.1：表＞1：111；B.1:表=1比

C.1^=tm;D・1表近o

案***

A

14.往复压缩机的最大压缩比是容积系数（）时的压缩比。

A.最大B.最小C.为零

案***

C

15.离心机的分别因数a愈大，表明它的分别实力愈（）。

A.差；B.强；C.低

案***

B

三、推断题：

1.食品工程单元操作是一种物理操作，只变更物质的物理性质而不变更

其化学性质。（）

***套案***

2.当空气状态肯定时,可用物料的结合水分来推断干燥能否进行的最大

限度。（）

***梵案***

X

3.相对湿度卬值大小可以反映空气的吸水汽的实力。若中值大时，表示

此空气吸水汽的实力强。（）

案***

X

4.压缩机的余隙大小与其生产实力有关（）o故余隙宜大（）o

***：5£案***

Vx

5.板框压滤机采纳横穿法洗涤时，若洗涤压差=最终过滤压差，洗涤液

粘度=滤液粘度，则其洗涤速率=1/4过滤终了速率。（）

***较案***

V

6.由溶液沸点造成温度差损失等于溶液的沸点与相同压力下水的沸点之

差。（）

***;5£案***

7.物料的临界含水量是划分等速干燥和降速干燥阶段的分界点。（）

***^1案***

8.板框压滤机的洗涤速率等于过滤未了时的速率。（）

案***

X

9.在多效蒸发操作中，后一效蒸发器的加热室就相当于前一效的蒸发器

产生的二次蒸汽的冷凝器。（）

***套案***

10.（2分）题号8165第8章学问点40。难度简单

厢式干燥器的传热方式是热传导。（）

***;5£案***

X

11.流体流淌状态的推断依据是雷诺数Re。（）

***^1案***

12.额外蒸汽的抽出其目的提高整个装置的经济程度。（）

案***

13.当空气状态肯定时，可用物料的结合水分来推断干燥能否进行的最

大限度。（）

案***

X

四、问答题：

1.影响重力沉降速度的主要因素是什么？为了增大沉降速度以提高除

尘器的生产实力，你认为可以实行什么措施？

***梵案***

由重力沉降式Ut=dp2（ps-p）g/（18田可见，影响重力沉降速度Ut的

主要是dp和n(Utocdp,Utocl/M,为提高Ut,在条件允许的状况下,

可用湿法增大颗粒直径。这样可大大增大Ut,较可行的方法是让含尘气体

先冷却，使其粘度下降，也可使Ut增大。

2.说明列管式换热器的基本结构。

***较案***

由壳体、管束、管板、封头等组成。

3.蒸发与加热操作相比，有何特点？

案***

(1)蒸发的料液是溶有不挥发性溶质的溶液，在相同压力下，其沸

点比纯溶剂的沸点高，溶液浓度愈大，影响愈显著。

(2)蒸发时，要汽化大量溶剂，所以耗汽量大。

(3)蒸发的溶液本身具有某些特性，如热敏性，伴有结晶产生等，也

会给蒸发过程带来肯定的影响。

4.多效蒸发中，”最终一效的操作压强是由后面的冷凝实力确定的。''这

种说法是否正确？冷凝器后运用真空泵的目的是什么？

案***

不对。蒸发室的操作压强是依据工艺操作要求，料液的特性，经济

效果等应方面而定的。最终一效操作压强是由后面冷凝器的真空度确定

的，真空度太高时，导致冷凝器的T*太低，冷凝困难，这是确定最终一

效的操作压强时应考滤的。

运用真空泵的目的是解除凝性气体，维持蒸发器内要求的真空度。

5.如图所示的2B31型离心泵装置中,你认为有哪些错误？并说明缘由。

TITU157.bmp

***答案***图中错误有：

1）无底阀，无法灌液且易堵塞；

2）安装高度15m过高，因常压下送水理论上最大的吸上高度为10.33m

而实际由于存在阻力，不行能达到如此高度；

3）吸入管径比排出管径小，因流速增大而引起损失能量增大易发生气蚀

在现象；4）叶轮反转；无法排液；

6.有一高温炉，炉内温度高达1000℃以上，炉内有燃烧气体和被加热

物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。

常

//////////.

/炉内

t内＞1000Z

/

炉壁

////////本题目有题图：titul85.bmp

***较案***

炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。在炉壁

内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与

辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁

面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是:

（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合

传热同时存在。

7.工业生产中对溶液的浓缩，为何采纳真空蒸发？

*****^^案*****

因为：(1)加热蒸汽压力相同时，真空蒸发时溶液的沸点较低，则有

效温度差较大，可使传热面积A减小。

(2)真空蒸发，可蒸发不耐高温的溶液。

(3)真空蒸发，可利用低压蒸汽或废汽作加热剂，

(4)真空蒸发时，由于溶液沸点低，设备的热损失小。

五、计算题：

1.用离心泵经q)57><3.5mm的钢管，将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为

800kg.m-3,粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的

液面高度保持16m,见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为

25m,反应器内的压力恒定为4X98100Pa(表压)，有机溶液输送量为

6m3.hi,试确定泵供应的压头。

un

|X

本题目有题图：titu027.bmp

案***

取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与

2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：

22

gZj+(Ui/2)+(pi/p)+W=gZ2+(u2/2)+(p2/p)+Lhf

22

W=(Z2-zi)g+[(u2-Ui)/2]+[(p2-pi)/p]+Lhf

2

Ehf=X[(l+le)/d](u2/2)

2U

U=(6/3600)/[(TI/4)X0.05u2^0Zi=0

Re=dup/|n=0.05X0.8488X800/(20X10-3)=1697.6<2000

贝必=64/Re=64/1697.6=0.0377

Shf=0.0377X(25/0.05)X(0.84882-1

W=16X9.81+4x98100/800+6.79=654J.kg1

H=W/g=66.7m

2.2。℃一1的流速流经中38X2.5mm的水平钢管，此管以锥形管与另一

中53X」,求两玻璃管的水面差(以mm表示)，并在附图上画出两玻璃管

中水面的相对位置。

水f-LT---------L------------*■

本题目有题图：titul64,bmp

案***

22221

按连续性方程：UB=uA(dA/dB)=2.5(0.033/0.047-

22

由柏式知：R=(PA-PB)/(pg)=uB/2g-uA/2g+Lf

=1.232/2g-2.52/2g+1.5

=-0.087m=-87mm负号PB>PA

3.密度为1200kg.m-3的盐水，以25m3.h-1的流量流过内径为75mm

的无缝钢管。两液面间的垂直距离为25m,钢管总长为120m,管件、

阀门等的局部阻力为钢管阻力的25%。试求泵的轴功率。假设：(1)摩

擦系数入=0.03;(2)泵的效率i]=0.6

案***

2

Zi+(uJ/2g)+(pi/pg)+He=Z2+(u2/2g)+(p2/pg)+EHf

u2^0;Zi=0;uj^u2^0Z2=25m;Pi=P2

/.He=Z2+EHf=25+EHf

EHf=(XX1/dXu2/2g)X1.25

u=V/A=25/(3600X0,785X(0.075)2)

-i

EH=(0.03X120/0.075X1.5732/(2x9.81)X1.25

=7.567m盐水柱

He=25+7.567=32.567m

Ne=QeHep/102=25x32.567x1200/(3600X102)

=2.66kw

N$^=Ne/r|=2.66/0.6=4.43kw

4.某台离心泵铭牌上列出的性能为：Q=U-25m3/h,H=21〜16m,

r|=66.5%,Hsp=6.4m,配套电机功率N电=2.2kw。今欲用它来将密度

为1400kg.m-3的20℃液体(其它物性与水相近)，从贮槽内送到某一高

位槽中，要求的输送量为32t/h,输送流程如图示，若已知吸入管路和压

出管路的阻力分别为1m和4m。试求：(1)此泵能否适用于此输送流程？

(2)图中所示的吸上高度是否恰当？(吸上管路动压头可略)(3)此泵

配套的电机要不要更换?

***较案***

(1)求此泵能否适用？

已知：p=1400kg.m-3

Qe=32X1000/1400=22.86m3.h(Q=ll-25m3/h)

2

He=AZ+Ap/pg+Au/2g+Hf=124-04-04-(l+4)=17ni(H=21~

16m)

因Q、H均在运用范围内，故适用

(2)验吸液高度H安H安=Hsp'-饪分目一汇出吸

已知：口2/2g=0;£H吸=lm;Hsp=6.4m

而Hsp'=HsXpzK/p=6.4x1000/1400=4.57m

.•.H安=4.57-l=3.57m>2m

故吸液高度合适。

(2)验电机N电>Ne

WNe=QeHep/102r|=22.86x17X1400/102x0.665x3600

=2.23kw

即N电>2.23kw>2.2kw

故原配电机要更换

5.现要设计一降尘室来净制气体，要求降尘室的最大生产实力为1500

标准m3/h,近似常压的含尘气体。气体的温度为50℃,粘度为2X

10-5pa.s,密度为1.5kg/m3,而层粒的密度为3500kg.m3,最小直径

为10mn,沉降过程听从斯托克斯定律，试求：(1)降尘室的面积为多少

m2?(取整数)⑵若此降尘室只允许做成宽4m,高2m,那么此降尘室的

最小长度为多少m?(3)假如厂房面积有限，要求降尘室的长度为你所计

算出的最小长度的一半，你认为座实行什么措施来完成此任务？

***较案***

⑴求A

Ut=(10XIO6)2(3500-1.5)x9.81/(18X2XIO-5)

=9.53XlO^m.s1

V=V标T/T标=1500X(50+273)/273=1774.73m3/h

A=V/Ut=(1774.73/3600)/(9.53X10-3)=52m2

⑵求LL=(A/b)=(52/4)=13m

⑶当长度缩小一半时，为完成此生产任务，可在降尘室中间加一隔板。

6.某燃烧炉的平壁由耐火砖OK】),绝热砖(X^.K1)和一般砖OLK-i)

三种材料组成。已知耐火砖内侧温度为1273K,耐火砖与绝热砖接触面

温度1213K,绝热砖与一般砖接触温度411K;一般砖厚230mm,设为

稳定热传导，问：(1)耐火砖和绝热砖应砌多厚才能保证热损失不超过

274w.m2(2)一般砖的外侧温度为多少？

***;5£案***

8W=XWxAtif^/Q=1.05(1273-1213)/274=0.2299m

6绝=入绝x/kt绝/Q=0.15(1213-411)/274=0.4391m

△t普=(3义6普/入普=274X0.23/0.8=78.78K

411-t外=78.78

「.t夕卜=332.2K

7.某车间有一台换热面积(以外表面积计)为2.5m2的单程列管换热

器。用18。℃的热废气预热轻油，轻油走管外，其流量为200kg.h",比热

为2kJ.kgT.KT,温度由30℃升至80℃o轻油与热气体作逆流流淌。热废

气出口温度为7CTC。求：换热器的热负荷和传热系数。

***套案***

A=2.5m2,Cp=2kJ.kg1,K1

Atm=((180-80)-(70-30))/1n(100/40)

=65.5℃

Q=2OOX2X(80-30)=20000kJ.h1

Q=KAAtm

/.K=20000/(65.5x-2.K1.h1=34w.m-2.K1

8.在单效真空蒸发器中，将流量为lOOOOkg.h-1的某水溶液从10%

连续浓缩至50%0原料液温度为31℃o估计溶液沸点上升为7℃,蒸发

室的肯定压强为。.2kgf0。加热蒸汽压强为2kgf-2(绝压)，其冷凝水

出口温度为79℃。假设总传热系数为10。。w.m4K-i,热损失可忽视。

试求加热蒸消耗量和蒸发器的传热面积。当地大气压为lkgf-2o已知

0.2kgf一2时蒸汽饱和温度为59.7℃,汽化潜热为2356kJ.kg"i;2kgf

a时蒸汽饱和温度为1196C,汽化潜热为2206kJ.kgi与焙为2708

kJ.kg”。

案***

溶液沸点tl=T'+A=59.7+7=66.7℃

蒸发量W=F(1—(X0/X1)=10000(1-(0.1/0.5)=8000kg.h1

溶液的比热Cp=4.187(1-X0)=4.187x(r1.K1

由蒸发器的热量衡算式知：

Q=FCp(tl-tO)+wr'+Q损

=10000X3.77X(66.7-31)+8000x2356=20193890kJ*^1

=5609414w

由传热速率方程式知传热面积为：

A=Q/[K(T-t)J=5609414/[1000x(119.6-66.7)]=106m2

加热蒸汽量D=Q/r

=20193890/2206

=9154kg.h-1

9.现采纳某单效真空蒸发器来浓缩某水溶液。已知进料量为lOt.hL料

液从15%浓缩至浓度为60%(均为质量％),沸点进料；加热蒸汽压力为

300kN.m-2(绝压)；冷凝水在饱和温度下排出；冷凝器内的真空度为

610mmHg,各项温度差损失分别为△'=2.5℃,△"=3.5℃,△"'=1℃;

热损失为加热蒸汽放出热量的5%,传热系数K=2500w.m-2.Ki,试：(1)

估算单位蒸汽耗量为多少？(2)估算蒸发器的传热面积为多少m2?(3)

若产品浓度达不到要求，你认为可实行什么措施？

附：饱和水蒸汽性质

压力kN.m-2温度℃汽化潜热kJ.kg1

2060.12454.9

3066.52333.7

101.31002258.4

300133.32168.1

401.3143.52138.1

-2

***^1案***

(1)求D/w

D=[wXr'+FxCp(tl-tO)+QL]/r

••.沸点进料tl=tO,且QL=0.05DXr

/.D/w=r'/0.95r,

W=F(l-X0/XI)=1OX102(l-15/60)=7500kg.h1

由P=300kN.m-2-1,T=133.3℃

•/P'=[(760-610)X101.3]/760=20kN.m2,查表得T冷

=60.1℃,此冷凝器中二此蒸汽冷凝温度，而T'=T'+△

"'=60.1+1=61.1℃,查表得r'-1

.•・D/W=2351.6/(0.95X2168.1)=1.142

(2)求A

A=Q/(kXAtm)=(DXr)/[k(T-tl)]

Mtl=T'+A'+A"+A'"=60.1+2.5+3.5+l=67.1℃

.-.A=(l.142X7500X2168.1)X1000/[3600x2500(133.3-67.1)]

=31.17m2

(3)①必需按设计要求限制好操作条件。

②增加料液的循环速度(如暂停出料，料液回流入器再循环)。

③可适当增大P，以使Tf,可使△tmf,以保证有足够的所需的

传热面积。

④可适当提高冷凝器的真空度，使T'I,则tlI,有利于△tmto

10.某小组在干燥试验中测得：湿纸板Gl=50g,G2=48g,干燥时间△!

=2'10"o已知纸板的绝干量Gd=30g,尺寸：150X100x7mm。试

求其对应的干燥速率和平均干基含水量为多少？

***分案***

X平均=(XI+X2)/2

XI=(Gl-Gd)/Gd=(50-30)/30=0.6667kg水入屋绝干料

X2=(G2-Gd)/Gd=(48-30)/30=0.6kg水.kgI绝干料

.-.X平均=(0.6667+0.6)/2=0.6334kg水.kg1绝干料

干燥速率U:U=AW/AAT

A=2(0.15x0.1+0.15X0.007+0.1x0.007)=0.0335m2

.-.U=(50-48)/(1000x0.0335x130)=4.592X104kg.m^s1

11.水在内径为250mm的钢管内流淌。已知截面1―1处的流速为

lm.s1,测压管中水柱高为1m;在截面2—2处管内径为150mm。试

计算在截面1-1与2—2处产生的水柱高度差h为多少m水柱？(忽视

阻力损失)

本题目有题图：titu031.bmp

***较案***

在截面1―1与2-2间列柏努利方程:

22

Zi+(Ui/2g)+(pi/pg)=Z2+(u2/2g)+(p2/pg)

z2=Z1

Pl/pg=lmH2O,u1=lm.s-

/.Pl/pg-P2/pg=u22/2g-u2l/2g

u2=u1(dl/d2)2=1X(250/150)2T

.\h=Pl/pg-P2/pg

=2.782/(2X9.81)-17(2X9.81)

=0.343mH2O

12.某厂打算建一个降尘室来净化常压，温度为40℃-IT,现依厂房面

积安排，降尘室只允许做成宽为3m,高为2m。问：(1)降尘室的最小

长度应为多少m?(2)降尘室的最大生产实力为多少标准(3)

若因厂房面积有限，降尘室的长度仅允许为你计算的最小长度的一半，你

认为应实行计什么措施来完成此净制任务?

***较案***

(1)求最小长度L

•••(L/u)>(H/Ut)/.L>(uH/Ut)=0.15x2/0.025=12m

(2)最大生产实力V标

V^=AUt=LbU^=12x3x0.025=0.9m3.s-1=3240m3^1

V标=丫实T标/T实=3240x273/(40+273)=2826m3.h」

(3)若L只能为原来的一半时，为完成同样的生产任务，可在降尘室中

间加一隔板。

",比热为2kJ.kgT.K-i,走内管(规格为cp25x2.5mm),从150℃冷却到

100℃。冷却水走套管环隙，从25C升温至60℃T.KT。1.已知溶液一侧

的对流传热系数为1160w.m-2.KT,冷却水一侧的对流传热系数为930w.

m?KL忽视管壁和污垢的热阻与热损失，求以传热外表面积为基准的总

传热系数K和冷却水的用量(kg}-)。2.计算内管的外表面积和管长。

***较案***

溶液放热Q=MsCpAT=1.4x2x1000x(150-100)=1.4x105w

l/K0=d0/(aidi)+l/a

=0.025/(1160X0.02)+1/930=2.15XIO-3

K0=464w.nT2Kl

冷却水用量Ms'=Q/[Cp'(t2-tl)]

=1.4X105/[4180(60-25)]

-1=3445kg.h1

△tm=[(150-60)-(100-25)]/ln[(150-60)/(100-25)]=82.3℃

A=Q/(KOAtm)=1.4X105/(464X82.3)=3.67m2

1=A/(ndO)=3.67/(KX0.025)=46.7m

14.在单效蒸发器中，每小时将2000kg的某种水溶液从10%连续浓缩

2

至30%,蒸发操作的平均压强为0.4kgf-(绝压)，溶液的沸点为80℃o

加热蒸气的压强为2.0kgf21.KL热损失为12000W。忽视浓缩热。试

求：(1)单位时间内蒸发的水重量；(2)分别求算原料温度为30℃>80℃

和12CTC时，单位时间内所需的加热蒸气量。已知压强为。.4kgf,与

2.0kgfa时饱和蒸气的气化潜热分另为2319kJ.kg"与2206kJ.kg-i,

饱和蒸汽嬉分另！J为2635kJ.kg1与2708kJkgi。

***较案***

(I)单位时间内蒸发的水重量W

W=F(1-X0/X1)=2000(1-0.1/0.3)=1333kg.h'1

(2)单位时间内加热蒸气量D

D={FCp(tl-tO)+wr,+Q损}/r

原料温度为30℃时蒸气消耗量为

D={2000X3.77(80-30)+1333x2319+12000X3.6}/2206

=1600kg.h1

单位蒸气消耗量为

D/w=1600/1333=1.2

同样,原料液温度为80C时蒸气消耗量与单位蒸气消耗量分别为D=

(1333X2319+12000X3.6)/2206=1430kg.h1

D/w=1430/1333=1.07

原料液温度为12CTC时蒸气消耗量与单位位蒸气消耗量分别为

D={2000X3.77(80-120)+1333X2319+1200X3.6}/2206

=1293kg.h1

D/w=1293/1333=0.97

15.某车间打算用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内，已

知管子规格为中60x3.5mm钢管，管内流速为2msi一1,压出管路的压头

损失为4mH2O（均包括全部的局部阻力损失在内），其余参数见附图示。

本题目有题图：titul68.bmp

案***

定储槽液面为1-1,且为基准面，高位槽液面为2-2,列柏式:

2

gZi+(u//2)+(P1/p)+We=gZ2+(u2/2)+(p2/p)+Lhf

Ehf=hf吸+hf压=19.6+4X”

/.-100X133/980+we=8x9.81+58.84

We=150J.kg1;Ms=n/4XO.0532X2X980=4.3kgsI

Ne=WeMs=.150X4.3=649W

〃的水引入喷嘴，而喷嘴的阻力损失为1.5mH2。，如不计空气阻力，试

求喷出的流量和射流的上上升度。水的密度为1000kg.m-3o

***型案***

1

|v|一|d2

dl本题目有题图：titu050.bmp

列1—1、2—2截面，以1—1面为基准的柏氏方程

2

Zi+(u//2g)+(P1/pg)=Z2+(u2/2g)+(p2/pg)

Zi=0;p2=0

由连续性方程：

22

(n/4)dlui=(n/4)d2U2

ui=(dl/d2)2u2=(20/40)2u2=u2/4

Pi/pg=l°m,Z2=0.5

22

10+l/2gX(U2/4)=0.5+u2/2g+1.5

22

8=u2/2g-l/16Xu2/2g=(15/16)u2/2g

1/21

u2=(8X9.81X2X16/15)=12.94m.s

22

上上升度H=u2/(2x9.81)=(12.94)/(2x9.81)=8.53m

17.某平壁工业炉的耐火砖厚度为。.213m,炉墙导热系数入EK"T.K-1

的绝热材料保温。炉内壁温度为980℃,绝热层外壁温度为38C,如允许

最大热损失量为800w.m-2o求：(1)绝热层的厚度；(2)耐火砖与绝热

层的分界处温度。

***梵案***

(1)q/A=(T1-T3)/(b1/X1+b2/X2)

=(980-38)/(0.213/1.038+b2/0.07)=800

得：b2=0.068m

(2)q/A=(T1-T2)/(bl/Xl)

=(980-T2)/(0.213/1.038)=800

得：T2=815℃

18.在cp57x3mm的蒸汽管(管材的入1=45w.mT.Ki)外壁包了一层

25mm厚，导热系数人上长】的石棉层。蒸汽管的内壁温度为175℃,石棉

层外表面温度为50C,试求每米蒸汽管单位时间所损失的热量。现欲在石

棉层外再加一层导热系数为入".KT的氧化镁保温材料，使热损失为原来的

一半,设总温度差保持不变，试问此保温材料应多厚？

***分案***

①热损失的计算tl=175℃t3=50℃

Q=(tl-t3)2KL/((1/X1)X1n(r2/r1)+(l/A2)X1n(r3/r

2)

=(170-50)x2x3.14XL/(1/45X1n((57/2)/((57-6)/2)

)+l/0.2x1n((57+50)/2)/(57/2))=239.lL(w)

②温度差不变，设厚度为x

Q'=Q/2

Q'=((At)2KL)/(1/X1X1nr2/r1+1/X2X1n

r3/r2+1/X3X1n(r3+x)/r3)=Q/2

=(1/2)AtX2iiL/(1/X1X1n(r2/r1)+1/A2X1n(r3/r2))

1/X11nr2/r1+1/X21nr3/r2+1/X31n(r3

+x)/r3

=2(1/X11nr2/r1+1/X21nr3/r2)

1/X31n(r3-x)/r3

=1/X11n(r2/r1)+1/X21nr3/r2+1/0.07X1n

(107/2+x)/(107/2)

=1/45X1n(57/2)/((57-6)/2)+l/0.2X1n

((57+50)/2)/(57/2)

x=13.2(mm)

19.湿度为0.02的湿空气在预热器中加热到120℃后通入绝热常压(总

压P=760mmHg)干燥器，离开干燥器时空气的温度为49℃。求离开干

燥器时空气的露点温度td。水的饱和蒸汽压数据如下：

温度t,℃303540455055

60

蒸汽压P,mmHg31.842.1855.378.992.5118.0

149.4

***较案***

I1=(1.01+1.88x0.02)X120+2490X1绝干气

绝热干燥器中11=12

175.5=(1.01+l.88H2)x49+2490H2->H2=0.0488

PS,td=H2P/(0.622+H2)

=0.0488X76O/(0.622+0.0488)=55.3mmHg

由水蒸汽表td=40℃

20.如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m,水从中108x4mm

钢管流出。钢管出口中心线与地面的距离为2m,管路的总阻力(包括进、

出口等局部阻力损失)可按Eh=16」5u2J.kgT计算，式中口为水在

管内的流速(ms】)。求

(1)定水槽液面为1-1,管出口外侧为2-2,以地面为基准面，贝I」：

Zig+Pl/p+ul2/2=Z2g+P2/p+U22/2+£h

10X9.807+0+0=2X9.807+0+(0.5+16.15)u2

・-1

-1

水在管内连续流淌dA=d,uA

(2)V=3600TIX(0.1)2X2.2/4=62.lYm3.^1

21.40℃水由高位槽经异径收缩管向下流淌，为保证水在流经收缩管时

不产生气化现象，收缩管的管径应限制在多大？(不考虑流淌阻力损失)。

当地大气压为97kN.m-2,40℃水的密度为992kg.m‘汽

IPa

本题目有题图：titu048.bmp

案***

歹U1-1与2—2截面间列柏努利方程：

21/2

10=u2/2g,u2=(10x2g)=14m/s

列1-1与。-0间柏努利方程