食品化工原理课后题答案

食品工程原理概念与习题解答

中国农业大学出版社

第1部分基本概念与习题解答

1.3习题解答

[1-1]郡子油流过一内径为20mrn的水平管遇.旅上装有一收第曾,将管径逐

渐收婚至】2mm,如果从未收看管段和收编至最小处之间测得的压力期为800Pa,

祓求再干油的流量.

制：设II子油密度为940kg/m>,忽略流动损失外•由公式（教材130a）^>

因力方=Z[•上式筒化为,

由连续性方程可知;

=0.314X10-i'3-0.113X101

Q-4-<78.3暂驾M2)X心时加，/八

11-2］牛奶以2X10sms/a的流It流过内径等于27mm的不轨钢管，牛航的黏

度为2.12X10'Pn・K,密度为1030kg/m3试确定管内潦动是层漉还是奈温.

解：由雷诺数表达式可知：

T

Q2X101

-3.49(m/»)

A^-XO.0271

=0.027X3.49X1。30

k=4.58X10,

2・12X107

由判别式可知为东流.

【1-3】用泵♦送大曳油，流款为L5X10'0?/3.管遇内径为100101,已知大豆

油的热度为40X10»&・§.悔度为940必/111'・试求从管遒一缩至相明27m的另

一端之前的压力降.

解：首先判别该漉动状态：

w=QL5X102=b9>

AjXO.01,

a_d〃P_0.01Xl.9X940

_40XHT'-=446.

时知该流动为层近，其流动物失察敷为】

好黑=°*M3工

由不可压缩实际流体漉动方程।

*7=01435X^X^-699.3

压力降为：

△/>=699.3X940=657X10"Pa)

口-4】试求稀物泊以6m/s的速度渡过管道时，因摩擦而引起的压力阵.管道

直径038mmX2・5mm,长100m,为水力光洞的不柄僧借.已知林物油的密度为

1000kg/m'・黏度为12X10*・・3・

■:首先判断该流体流动状态•巳如管道内注为33mm.

</np0.033X6X1000

Re==1.65X104

12X101

可知流动状态为素流，由布拉休斯公式

,031640・3164

不一0.028

(1.65X10■尸

y・".A.¥=0.028X黑Xg1527

因摩擦引起的压力降为:

527X10YPa)

【1-5】液体在Bi形直管内作层流波动.若流量、管长和液体的物性参数保持不

变，而将管径M至*有的1/2•问因流动电力而产生的挖■损失为原来的多少倍.

解：设管径M至原有的"2后，流体波动状态仍然保持层流.由漉动阻力方程

可知，

r.L

L«=

£；

2'=16

L.

即因流动阻力而产生的能量损失为原来损失的16倍.

11-6］液体在光册网影宜管内作案流流动•若管长和管监均不变，而渡量增为

原来的网倍，问因流动用力而产生的能量般失为原来的多少倍,摩擦系数可用布拉

休斯公式计算。

解：由流动册失衰达式可知】

由于静粒和膏长均不变，因此，流量变化酊后,影密能景损失的因素是电力系

敷和速度•比较这两个参数即可求解：

_Q：_2Q.

叫一不叫一才

0.31640.3164

4一/右。广》.

\~PA)

流动能量损失为职来的t

夕=0.84X4=3.36

X-fl

【1・7】某离心索安装在高于井内水面5.5m的舱面上,吸水量为40m7h.吸水

管尺寸为0114mmX4mm.包何蕾踣人口阻力的吸水管路上的总能量损失为4.5

JAg.成求像入口处的真空度.(当地大气压为1.0133X1/PG

解：触掘能St方程，设井水面为【【界面•管遇出口处为1-1界面•则

a+q+5〃+£+§+£>

Zi=0.Z,=5.5(m)

a=l・0133X101(Pa)

Q40/3600

“i=n0♦“？=7=--------------=1.26(m/«)

A：X0.l渊

P\-pgZi-p—~h

1000X1.261

pt-1.0133X10,-1000X9.8X5.5--1000X4.5

=4213€.2(Pa)

系人口Ml空度为八=l・0133X101-4.21362X10'-5・92X10*(Pa)

【1-8】用声心泵将需度为I200kg/m'的水溶液由敞开贮槽A送至高位槽8.

已知■心泵吸入管路上各抑漉动咀力之和工〃5-10J/kg，压出管路的»乙。

=30〃kg.两梢液面维持恒定，其间垂直距离为20m。每小时溶液的输送量为30

m\若离心票效率为0.65,求嶷的轴功率.

解：计先求荣的有效功率，设JT槽A和归槽B两液面分别力I」端和1・I

蠲,则有：

*+勺+:+w=gZt+§+1+

rt产4

Z|,0.Zi=20(m)

PLP?

Ml=M=0

w-gZj+

-9.8X20+10+30

=236<J/kg)

Ha1盘T4(m)

由公式(1-35)秘，

P.HQPg.24X跄K1200至9.8_$(kw)

1000?1000X0.65X3600

11-9］每小时将10m'nrSI的水用泵从开n贮懵送至开口离位槽.管路笈径为

057mmX3mm,全系统直管长度为100m.其上载有一个全开用陶.一个全开截

止冏、三个标腐专头、两个阻力可以不计的活接头.两槽液面恒定，其间垂宜距离为

20m.取管壁粗健度为0.25mm、水的位度为】(XX)kg/m'、整度为1XICF'Pa•s.

fit求索的效率为70%时的I*功率.

*：根据公式(教材l-3ld),设网槽液面分别为I-I和1-1,

Z，+金+AH=Z,+W+隙+»,

“I«P\=Pt，2»=0,Z*=20(m)

管道内水的怖速为।

=旦-------------15^1-------X・】・36(m/s)

w3.14X0.057X3600

了,

0.051X1.36X1000

9=-6.9X10,

81X101

条与％.0049

d51

根据英迪图森得阻力系效约为0.032,则沿程阻力偿失为,

"0O3ZxraX2X978

■=5.92(m)

由表卜5可知：

10.17+6.4+3X1.1)

£八V*O

=0.93(m)

H=Zi+

=20+5.92+0.93

・26.85(m)

轴功率为2

p_HQ”，延晚X10X1姻人9'&W）

1oooy1000X0.7X3600

I1-10J阳泉将开口忙槽内密度为1。601€8/«?、黏度为1.1><10-0-8的溶液

在粒定流动状态下送到蒸发器内,蒸发空间真空表读数为40kPa.溶液♦送量为18

mTh•进蒸发器水平管中心岐高于贮槽液面20m•管路直径057mmX3mm.不包

括管路进、出口的能■损失♦直管和管件当量长度之和为501n.双管壁租■度为

0.02mm.瓜求家的轴功率（泵的效率为65%）.

解：根据公式（教材1、31<0,设£槽液面和藏发器水平曾出口分别为I-I和

11»

4+金+堤+HT+（力》

“1・0,如3——.3--2・45（m/s）

=/^^X0.O5PX3600

44

A=lX10>(Pa)./>,=1Xl0*-40X10>=6X104(Pa)

Zi-0,Z]=20(m)

管道内溶液流动状态为I

dup0.051X2.45X1060

R12X104

乡=更黎=000n39

a51

根据英迪图育用Hl力系数均为。・02,则沿程用力艘失为：

*，—7石

n。02X—52—X—*-1

Z0.051x2X9.«

=6(m)

由表15可知管道进口和出口的局部用力察数：

2哈=05+1.0）衾招

=0.46（m）

■2"潦觌针°+6+0.46

・22・6（m）

"功率为，

r_22.6X_.18X1,O6OX9J-&W）

I00（用1000X0.65X36001，01

【1-】1】将温度为263K的冷冻林水（25%QCb溶液，密度为I240kg/m\Wi

度为7X】03P*・s）从开口乾槽送入冷却设备.巳知贮楠抽水液面低于管路出口

2m.整个,送管道直径025.4mm,长50m.其中有6个标准弯头.1个裁止M，2

个用阀，均为全开.如果要求流盘为6m〃h,试求所需索的扬程.

修：根据公式（教材1・31<D,没肥槽液面和管路出口分别为I-【和1-1।

%+£+£+&-&+分+m+2&

06

“=0,“1=——=yrj-------------------------------3.3<m/s）

-dl包卢XO.O254fX3600

44

1XlO'CPa)

Zi=0,Z»=2(m)

管道内冷液流动状态为i

&d叩0.0254X；.3}1240

1.4X104

假设管道机程度较小•利用公式(教材1-59”占算阻力系数:

,0.3164J.3164_

X"-R^(i.4X104),h«0.03

剜沿程阻力演失和局部用力损失为：

加=(吟+2。言

cnqW

=(0.034-6X1-1+1X6.44-2X0.17)Xz^；g

v»UZ344K*r»oa

・40.5(fn)

&二/十.十SA<

=2++4O.5

6A7*Q

™43(m)

[1-12]某■头厂需用泵将水池中的20C清水嵬送到距水池20m远、育4m的

设备上去电楙洗点原料,水量要求为20m7h,估计管件有,90•穹大4只•带注水网

的底牌1只•标准叙止阀2只，闸阀1只,试选界合适的离心系.

解：根据公式(教材l・31d),设水池液面和喷管出口分别为！・【和1-1】

z，+»g+H=z,+A*+»1

设管道内监为5。mm.则喷淋速度为：

“1=0.加=----="•[-----・”■■92・8(m/s)

^1XO.O5"X3600

44

p\=*g—1XIC^CPa)

Zi=Q・Zi=4(m)

管道内溶液流动状誉为I

&=誓=°-°5黑冬】000=iri。,

假设管道是新崩管，由教材表1-4可知其他对粗幅度为0.12较小：

7-302-0-0024

根据奥迪图轰用阻力系敷约为a025.则沿程电力损失和局部阻力损失为，

鬲-卜刍+冽爰

*10.025Xr^r4-4X1.14-1X10+2X6.4+1X0.nlX急孔

V*vu।4xy.o

T5.7(m)

〃-z,+3+gAt

-4+5^5+15.7

4A7*O

«20.l(m)

由附录14选界为程和漉量均能倚足要求的水泉.

八・13】某溶液由开口高位槽经附图所示的管路流到开口低位槽,两槽液面值

定•其间垂直距离为Z.两条井蜃管路与总管的长度(包括一切局部阻力的当・长

度3以及管径均相等，ESZ**SZ»*2。-八4-a=d『=d.下标a、b

及T分别表示并球管路A.B及总管路.求尚"A和B全开时总流量与关闭任一阀

门时总潼■间的关系.巳知两冷漉动情况时的渔态均为层流.

解।帙据并联管路各支管路总损失相等•以及管路总损失等于总管路损失与任

一支管路演失之和的原理，先考虑A.B两做门均开息时的状态.

设离位贮槽液面为1・1,低位七桁液面为I-I,则

出++》-gZ?+/+竽+2〃

K|一“，-o,'i_a，Zi=z,z,=o

gZ=

对于支路A：

对于支路B：

b八%学

对于总管路T,

式中IS力系数为1

64Mu,64Mu.6464p

2b点“京-威，而一瓦.游

由连续桂方程“"4+«“1="逆和各支管路阻力投失相等〃a=Z>g用，

-X

八=八=2AT=1

总阻力损失，

匕=45¥+M3苧=4:+少！竽

*31-7Q=息•

“22dpd"

1Z

如果BIW门关闭,总眼力掴失为।

g212耳

g吟.

将阻力系数带人上式，

由上式可用：

・33

“=针=「1

BPA、B幽门全开时的流R与只有A鸟门开后时的端最关系为：

QTQ

【1-14】拟用一台3B57型离心聚以60m'/h的浪■结送常温的清水，已套玛在

此海■下的允许喂上真空〃,=5.6m.tl知吸入管内径为75mm.啜人管段的压头

损失估计为0.5m.试求，

(1)若兴的安装高度为5.0m,谍鬃能否正常工作？武地区大气原为9.81X10'

Pai

(2)若谈鬃在海拔高度1000m的地区幡送40c的清水，允许的几何安装高度

为若干米？当地大气压为9・O2X1O，P@・

■:《1》计先求解速度：

“尸—f。--«»3.77(m/s)

；/X3600

4

根据教材公式。-94b

Z“u"■一善一斗,

7一3・77'八.

Z-=5(J-2X978i-a5

-4.3B(m)

安装高度大于允许安装高度4.38m,故该水系不能正畲工作.

解式2)壹表可知.20X：水的饱和蒸气板为2334.6Pa,40c水的饱和蒸气压为

7376P%密度为992.2k〃m'・根据式(140)对允许吸上M在育度进行修正.

忆一尸：

"■=42-10+//・+

・、

_c&.c.9015X10,2334.6-7376_,43,c5(,n/)

~5.6-10-4-g922X9gl+9922X9.81-*

力曲式（L39）«h

Z.=/一苴一

-435-菠禺I-。,5

=3.ll(m)

即在海拔1000m处水泵的安装高度不应该超过3.11m.

口・15】某嫌头厂为「降低车间内双度•改奔劳动条件.拟于墙外安装一台通

风机，向车间送风，已知通风管道的长度为20m.宜径为250mm,其匕有局部阻力

当•长度为5m的闸阀1只•局部用力系数为0.2的弯头2只。今要求送风JtQ=

3000n?/h,求所需费的风乐。

务：楸第式（教材1-107）,设管路进出口风压等于大气压，进出口流速相等，进

出口高度相等•则式（教材1-107）倚化为，

出

空气流速为：

Qnnn

—=i6.98（m/s）

#X3600

南附表可知，20C空气的宙度为1・2kg/m'.热度为L8X10rPa・s

R-笥=9•蹩哉颦1J=2.83X10^

假设管道是债锌铁管•由表1Y可知其绝对机僵度为0・15mm.

&>22.2|S，=】.04X】a

由式（1-20）得।

…喑+期’

=0.019

■卜5+2鸣

斗.019爵^+2X0.2+a5+1.5’1”答

v»m/L

=547.8(J/kg)

所需要的风乐为,

2X547.8-657（P«）

2传热

2.2基本概念解答

【2-1】在多层壁的淤传导中确定层间界面温度具有什么实际怠义？

答।在多层簟的热传导中，•定层间界面温度具有的意义是：r孵或掌界各层

材料的热导率在一定条件下的特性.如由多层保温材料构成的冷岸壁而中•有些保

温材料吸水后热导率有很大的提高,保温能力下降，因此,在这肿保温材料中的最

低温度要高于所处环境下湿空气的露点•以保证湿空气中的水汽不会凝结成水，保

证冷密壁面的保温性旎,因此在冷南设计中•要充分专点到这一点.

【2・2】流动对传羯的贾献主要表现在那里？

答：财流换然时,若漉体静止不漉动•则漉体只能以热传号的方式与壁面进行

热交换，当处寻率为常数时，温度分布为直线，温度獐度较小I当流体流过啜面时，

将形成波动边界层和温度边界层,所谓湖度边界层是指在壁面附近存在较大温度

梯度的区域.在阻度边界层以外•流体的冰度基本均匀一致,而在温度边界层以内.

温度的分布与流动边界层内的流体流动情况有关•流动边界层越薄.温度边界层就

越薄，潜流内层也越薄,因比,流动的结果是使翻度梯度增大.由傅里叶定律勺0

-A^|知，混度樨度小，则9就小।湿度梆度大,则就g大.

【2-3】自然对流中的加热面^冷却面的位置应如何放才有利于充分传感？

若I因流体中各处的温度不同而引起密度不同.使轻者上浮，夏者下沆•流体质

点向发生相对位移，这种对流撅为自然对漉，

显然，自然对渡的关健必要使渔体循环畅通,因此，对于要求加热的场合.加燕

面应放■住被加热空间的下部；对于饕求冷却降福的场合•冷却面应放置在被加得

空间的I.部•这样放量才有利于充分传热.

【2-4】热存率、对流传热系数和总传热系数的物理意又是什么？它们之问有什

么不同？它们的单位是什么？

答；热导率的物理意义是单位温度蜂度下的热通IL热导率表扬物质等热健力

的大小，是物质的物理性颜之一，其单位是W/（m.K>.

对流传照系数的物理意义是单位温度差下，单位传热面快的对流传照速率.对

漉传热系数反映对流传给的快慢•其值罐大表示对流传热越快,与热导率不同•它

不姑流体的物理性质，而是受皓多因索影啊的一个系数•共单位是W"m'-K）.

触传热聚畋的物理意义是单位湿度差下的传热通・•总传热系数反映传热过

程的强度•其值越大表示传给超快.总传热系败值的大小主要决定于流体的抑性、

传热过襄的操作条件以及换热器的类型等，其单位是W"mJK）.

125］蒸汽冷凝时为什么票定期排放不凝性气体？

答：若蒸汽中含有空气等不凝气体,当蒸汽冷凝时,它们会在酒骐表面形成一

层富集的气餐层，这样，可凝蒸汽在抵达液膜表面进行冷凝之前,必绩以护被方式

通过这层气膜，犷做过程的阻力引起蒸汽分压和相应的饱和温度下降,使液膜衣面

的SL度低于蒸汽主体超度.这相当于附加一♦外热用•使蒸汽冷衣传热系数大大

降低,

因此•为了降低不凝气的不良影晌,在冷凝器的设计中要设有不做气排气口.

在操作过程中襄定期排放不充气.

12-6】为什么布相变时的对波传得系数大于无相变时的对漉传热系数？

答：在传热过程中.温关是由焦阻造成的,以藻汽冷凝为例•气相主体不存在温

差，这表示汽相内不存在热阻,这是因为蒸汽在壁画冷凝时,汽相主体中的蒸汽必

浪向壁画以黑扑空位，而这钟流动所需的压降极小,可以黑路不计.

在冷♦传热过程中，蒸汽冷凝而产生的冷凝液形成液膜料里面口芒，因此•第

汽的冷凝只能在冷凝液表面上发生，冷酸时放出的潜热必须通过这层液膜才能传

给壁面,可见.柠凝传热的热时几乎全部集中在冷凝液服内.

如果加倍介质是过热蒸汽,而且冷壁面温度高于相应的饱和温度,则壁面上不

会发生冷凝现象,.蒸汽与壁面之阿所进行的只是一般的财漉传热.此时•热阻主要

集中在壁面附近的滞流内层中.因为蒸汽的热导率比冷凝液的然导率小得多，所以

蒸汽的冷凝传博系畋远大于过热蒸汽的挣程传热系数.即蒸汽有相变时的对漉传

柒系数大于尢相变时的对藏传给康数.

【27】若申联传爆过程中存在某个控制步Uh其含义是什么？

霁，若用联传热过程中存在某个控制步第.其含义是此控制步骤就淡定了整个

传热叔程，住与虐传恳过程强化时,必须设法被小校制步粢的^用.若不去减小控

制步骤的热阴,而去M小非控制步彝的热阻,则唯以达到强化传得的目的,阿怦•在

设计计算时要尽可能地礴定控制步雪的热用,并取足缪的安全系数.

I2-8J不图定等然过程主要出现在什么情况下？一般应如何解决？

答：不检定导热过程主要出现在固体材料的加热或冷却,以及热力设备的启

动，停机和变T况等情况中.就固体材料被加热（或冷却）而言•其加热或冷却的极

限温度是固体的湿度与周国加的《魂冷即）介质的温度相同.一般的■决方法是分

析解法（求解导华做分方程）和近似求解法（如图“法、效值计算法等）.

12-9］在列管换热霹设计中为什么要限制曲度用修正系数大于0.8?

答：在间脸式换霜H中,采用逆流时的传热平均温差要比并渡时的大，而其它

的漉动型式的平均温差介于逆流，井漉之间.采用折流和其它复杂漉动的目的是

为了提高传热系数•何其代价是使平均m差相应减小.忘芬修正系数是用来表示某

计流动型式在绐定T近下接近逆流的程度,踪合利弊，一般在设计时或好使0度差

修正票数大于。・9.至少不小于0・8,否则•应另选其它流动暨式.

【2-】0】在列管换热器中拟用饱和水蒸气加热空气.fit（51，

（】）传热管的壁温接近哪一静流体的温度？

（2）总传热系数接近哪一钟流体的对流传热系数？

（3）如何•定两流体在换热器中的流径？

答ND由于水蒸气韵的对流传热系数远大于空气制的对滤传然累散,故他爆

看的工也更接近于水蒸气的泡度】

（2）基于同样的原因，总传热察数更接近空气的对流传热系数.

（3）考虑到换络器的热补偿要求和冷凝水排放的方便，应使水蒸气走光程。

2.3习题解答

【2-1】一食品冷/案由内层为19mm厚的松木,中层为软木层，外层为51mm

厚的混凝上所组成.内壁面温度为17,8C,混凝土外壁面阻度为29.4C,松木、

软木和混谶土的平均热导率分别为0.151,0.0433.0.762W/（m・K）,要求漆冷

截空的热损失为15W/m'.求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的W度.

解：三层平壁的导热.

(1)所需软木的厚度仇

.r,-r<

由

.匕=29.4+17.8

20.031,^0.619

0.762+0.0433+0.151

解围出=0.128m

《2）松木和软木接触面处的温度丁”

丁十17.8

由g=15=o/oiT

oTsT

第得：，■一15.9C

U-2J基平壁炉的炉壁由内层为460mm厚的耐火崎,外层为230mm厚的绝

绿砖所组成.炉的内堡面溜I度为1400C.外壁面温度100C.已知耐火砖和第金

科的热号率与程度的关系分别为。・9+0,0007T.O.3+0.0003TW/（m・K）•式

中丁可取为相应层材料的平均温度，单位为求导热的热通■及两旗接触面处的

温度.

解】两层.热导率为变数的导热.

由它中=中

a分

需用

1400-7>=Tt-!00

用0.46--0.23

丁丁

其中滴=0.9+7X】0，xLf5产£

^=0.3+3X104X^i^5

将其代入式（1）中，可解得：T,-949C

1400+949=

4=0.9+7X10'X1.722[W/(m-K)]

2

1400-949

q=1688(W/m')

0.46

1.722

U-31为减少小损失•在外径为150mm的饱和燕汽管道外加有保温层.已知

保温材料的博导率2・。,103+0.00019«T（式中T为C）•蒸汽管外至阻度为

180c,要求保温层外壁温度不超过50C,fi1米管道由于热损失而造成熬汽冷凝的

贵控制在1X】O'kg/《m-C以下•问保温层厚度应为多少？（计算时可偎定蒸汽在

180c下冷凝）

解；保温层平■均热导率为：

4=0.103-4-1.SSXIO^X^^^-O.126[W/(m•K)]

由于本翘已钝的是蒸汽管道外壁面湿度，即保温层内壁面温度.故为一层

导热.

由。=包笔尹得：

喉）

。=2必（丁）一7；）

"小QWrIX10-4X2019.3X101”,,.、

式中：7一］------------j------------------201.9f（tWw/m）.

将其及箕它已知数据代人式（1）得：

2nX0・126X(180-50)

201.9-

解海：「*-0・I25（m）.

；・蒙厚3・0・125-0.075=0.05<m）=50（mm）

【2-4】有一熬科管外径为25mm.管外包有两层保温材料，加层厚均为25mm.

外层与内层保总材料的热导率之比为5,此时的热损失为Q.今努内、外两以材网互

换位置，且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变•则热损失为Q,求QQ,说

明何种材料放在里层为好。

两层圜向壁的与热：

2必r-

Q=(1)

加丹+赳⑶

Mm=12.5Xl(r"nO.%=37.5X10"m),〃=62・5XICTYm).

将热济率大的放在外J2,4-5A，代入式《］)将：

Q=-2)田二P_____⑵

MtHbi-IIWI

将熟导事大的放在内笈•福：

______晅11二3______)

Q圳圜+扣能)(3

(3)/(2)W,

Q中倘卜扑舒,M

一耐得)+加庸)

8.然•将热导率大的放在外层(或将达导率小的放在内层)禽损失较小.

【2-5】成推导出中空球壁梯定热传导的关系式.现有一球形液气储修,内校为

2m.内装液工量占错罐容孰的80%.储・外用摘化镁保泡，要求在10%内液气蒸发

盘不0过1%,向保温层应多厚(忽略内侧及罐壁的热阻)？

已知复化筷的热导率为0・07W/(m•K).液气的栽发清热为215kJ/kg.MM

的沸点为90K,液气的密度为I140k〃ml保温层外壁时温度为280K・

解।球的内、外壁面度恒定•则等温面必定为球面•故其导偿为沿径向的-维

导热.由傅里M定律，得：

Q=7#=一U)万

检定号蒸时，。为常量.若热导率为常数•对上式分离变・职分•期।

即0=号空(1:

门rt

此即中空球壁检定等热关系式.

储罐盛M体极为】

V=0.8Xj«r1=(K8XyXl3-3.35i<mJ)

1%总班鼠蒸发所需热俄为：

Q-3.351X1UOXZISXIO^O.01=8,213X10*(J)

热流猿为：

Q=-8.213X10710,=-821.3(W)

负号去示热量由外向内传递，

将已知数据代人式(1),用；

…4KX0.07X(90-280)

—o41•J—।Lj-

解得।rt=1.255(m)

故保程层厚度6=1・255一】=O.255(m).

[2-6]水以】m/s的流速从025mmX2.5mm的管内流过，由20c施热Ml

4。工；管长3nl.求水与管壁之间的对流传热系数.

解：管内流动•

定性程度：了■喏-30c

定性尺寸：管内径&=0・02(m)

30c下水的物件如下，

p-995・7kg/m\/M=»80.12X10sPa•s

0=4.174kj/(kg•K).A-a6171[W/(m•K]

A悬f0>60

&=华=崎骰*=Z.49XIO«>1X］。.

D&4.174X10,X80.12X105_,

P，=±=-------------oTsiH---------------=5.42

&>1X】O'为詹澈,水被加热,《=o.4

:.a=0,023[3P4

=0.023X5y-^X(2-49X10,r,X(5.42)a4

=4588[W/(m,•K)3

【2-7】将粗碎的番茄通过内径为60mm的管子从20c加热到75c.其流量为

1300kg/h,管内壁面温度为105c.求对流传您系数。

已知粗碎的番茄物性散据如下S=1050kR/m+,=3・98kJ/(kR•K)i

〃»2.15mPa・§(《7・5C时).1•2mPa・sQO5c时)d=0・61W/(m•K).

解：源体在管内被加热.管中流速,

匕]300/1050/3600介小

u—―-—-'~---------——0.122(m/B)

二出i-XO.061

44

&=誓=。・葭葭管：。”3.575_6<]><1(),

、T=皿/铲2=M.03

人()•61

2000V&VIX10'•为过渡施•旦为离黠度流体.

:.a=-0.027jRe

=0.027X耦X(3.575XlO'T'X(14・03)tx(错『”

-500[W/(m,•K)]

校正系败为：

1I-6X10$/&r=1-6X1073575’•■0・7589

:.a=。广500X0.7589=3791W"m'・K)]

【2-8】压强为101.33kPa、温度为一28・9f的冷空气,以0.61m/s的旅速平行

流过长.宽均为254mm的冷冻肉的去囱•肉的表面温度为-6.7。•求冷空气与冻

肉衣面之间的时流传热系敢.

解：定性尺寸”=0・254(E)

28・946・7

定件制度：一

~2--17.8C

空气在101.33kPa、-17.8C卜的物件如下,

A>=1.3«3kg/m\^=1.631X10'Pa•s

x

0*1.009kJ/(kR・K)U-2.297X10W/(m•K)

&=空=2^^^_13“X”V3X婚

产「」卢一1・009X10txi.631X10;

我-「2.297X10«-0・7】64

流动属于层流.

a=0.664:Wp,士

*0.664XX(l.314X】。・尸$X(0.07164)1

O«Z54

=6.16[W/(m.・K)]

12-9]压强为1。1・33kPa、iH度为43.5D的空气，以0.61m/s的流速吹过放在

大孔篇网上表面程度为4.6。的蕈果,锻定苹果为球形•平均直径为114mm.求对

流传给察数，

定性尺寸；球直径。=0.l】4(m)

定性也度；”号&f=24.O5C

空气在101.33kPa.24.05C下的物性如下：

/>=].189835X105Pa•»

,-1・005kj/(kg・K)U=2.634XW,W/(m•K)

-=d=。•牛熬吃油!89=45^

产1.835X10'

型=L221a£12^4位.0,7。。

A2.634X10'

Nu=2.0+0.6&"子/=2・0+Q.6X(4506产SX(0・7):=37・76

・・・。—37.76^-37.76X?，嗡*二8.72[W/(m,•K)]

1210】冷却水横向流过管产外的以冷却瞥内的牛奶.水温速度为0・5m/s,管

子外径为2。mm.如果水的平均温度为15C,管外壁面阻度为801c.求管外壁面对

冷却水的对海传热系敷.

解：管外流动.

定性尺寸,管外径4-0・02(m)

定性超度J5C

水在】5c下的物性如下।

p=l000kg/m’■夕=115.6X10->Pa•s

0=4.187kj/(kg・K).A=O.5867[W/(m•K)J

府=-M>=0・02X0.5X1OOP

V-115.6X10--8651

4.187X10'X115.6X10'

&=竽==8.25

0.5867

:.a=0.193

«o

=0.193X5^L2X(8651尸〃'x(8.2S)i=3100[W/(jnx・K)J

[Ml]一带有桨式搅拌制的容器内装有温度为37.8C的料液.用夹套内的蒸

汽加热.容内径为1.22m,搅舞器直径为0.40610・转速为2・5『人，容器壁温为

93.3C.料液的勃性为；9=977kg/nPn^-2.72kj/(kg•K)»//-100mPa•务

(37.8c时)，7・5mPa-s(93.3c时).求料液对容器壁的对寇传热系敛.

解：对流传热系数计算式如下，

-q扑&)・(尸则夕”(1)

对于平桨、夹套式,C=o.36,m=2/3

料液的平均物性如下，

/>=977kg/m‘小~100X10'Pa•s

c,-2-72kJ/(kg•K)«^=0.346W/(m•K)

0.406*X2.5X977

T4026

100X10-

〃=竽=①笔臀空=786

将以上各值代人式（13用：

«=0.36x（j^j（4026）iX（786）i（黑「“》343[W/（m，K）]

【2"2】海置为272.2kg/h的非牛顿Sm体在内ig为25.4mm的管内施动被

管外照汽加热,加热管长为1•524m,流体进口温度为37.8C,出口温度为54.41C,

内壁温度保杼为93.3C。源体的平均物性上I041.2kg/m，,c,-2.093kJ/（U•

K）.流体符合菜方烷律，其激变指数”=二=0.40,它在本题温度范围内可视为常

收.37.8C时的“度指数K-1.963kg•*''/m,93.3P时K=0.877kg•s-7m.

此微体的IgK与T<C）的关系曲线近似为一直城.若流体在管内为层凝流动.求对

洸传焰系It.

th定性温度：----j-------46.IC

•・・IgK〜T（C）呈线性关系.

:.IgAT------0.00631T4-0.532

将