新食品工程原理复习题及答案

一、填空题：

'，其体积流量为」）.0157n?.s1平均流速为_1—°

2.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，那么阻力损失为原来的一倍；如果只将管径增加一倍，流速

不变，那么阻力损失为原来的倍。2；1/4

3.离心泵的流量常用调节。出口阀

4.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得，需泉提供的压头为He=25m水柱，输水量为20kg.s;那么泉的有效功率为

.4905w

5.用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近一饱和水蒸汽；一的温度，而传热系数K值接近—空气—的对流传

热系数。

6.实现传热过程的设名主要有如下三种类型—、一、—.间壁式营热式直接混合式

7.中央循环管式蒸发器又称—标准式由于中央循环管的截面积—较天。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—要小因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的

一自然一循环。

8.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体枳流量为0.022m'.s'质量流量为22kg.丁平均流速为

9.球形粒子在介质中自由沉降时;匀速沉降的条件是粒子所受合力的代数和为零一。滞流沉降时，其阻力系数'24/

R卬.

10.某大型化工容曙的外层包上隔热层，以减少热损失,假设容器外表温度为500℃,而环境温度为20℃,采用某隔热材料,

其厚度为240mm,X'.K此时单位面枳的热损失为。（注:人型容器可视为平壁）1l40w

II.非结合水份是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.minI那么在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快

―201—倍。

13.在以下热交换器中，管内为热气体，套管用冷水冷却，请在下列图标明逆流和并流时，冷热流体的流向。

…n-二n一

uu

此题目有题图：tituO81.bmp

14.用冷却水将一定量的热流体由100c冷却到40C,冷却水初温为15C,在设计列管式换热器时，采用两种方案比拟,

方案I是令冷却水终温为30C,方案II是令冷却水终温为35C,那么用水量WI—WII，所需传热面积AIAIU

（大于，等于，小于）

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。为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽

16.物料枯燥时的临界水份是指_由恒速枯燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率：它比物料的结合水份大。

17.如右图所示：，P水=1000kg.m。；R=51mm,那么△p=500_N.m,g=_1（两测压点A.B间位差不计）

u=lm.s

水

此题目有题图：titul41.bmp

18.板框压滤机主要由_滤板、源框、主梁（或支架）压紧装置等组成二三种板按1—2—3—2—1—2—3—2—1的顺

序排列组成-

19.去除水份时固体收缩最严重的影响是在外表产生一种液体水与蒸汽不易渗透的硬层，因而降低了枯燥运率。

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一为低，以使前一效引出的一二次蒸汽

作后一效加热用，以实现_二次蒸汽一再利用。

21.恒定的枯燥条件是指空气的_湿度、温度、速度—以及—与物料接触的状况—都不变。

22.物料的临界含水量的大小与_物料的性质，厚度和恒速枯燥速度的大小_等因素有关。

二、选择题：

I.当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为()B.

A.气体的粘度太小B.气体的密度太小C.气体比液体更容易起漩涡D.气体破坏了液体的连续性

2.降膜式蒸发相内溶液是(C)流动的。

A.自然循环；B.强制循环；C.不循环

3.当空气的t=l=t时，说明空句的相对湿度小(A)。

A.=IOO%；B.>100%：C.<100%

4.如图，U形管压差计测得：(A)。

A.A.B间的阻力损失

B.A.B间的压强差

C.A.B间的位头差加阻力损失

D.A.B间位头差

此题目有题图：tiiuOI4.bmp

5.用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是(C)。

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

6.稳定传热是指传热系统内各点的温度(B)»

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。

7.在枯燥流程中，湿空气经预热器预热后，其温度(A),相对湿度(B)。

A,升高：B.降低：C.不变

8.枯燥器进口的温度计最小分度是0.1C,下面是同一温度时的几种记录，哪一种是正确的(D)。

A.75cB.75.0C;C.75.014*C;D.74.98*C,

9.下列图中高位槽液面保持恒定，液体以•定流量流经管路，ab与3两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，那么

()。

(I)U形压差计读数

A.Rab>RedB.Rab=Red

C.Rab<RcdD.不定

(2)液体通过ab与cd段能量损失=

A.hab>hcdB.hah=hcd

C.habVhvdD.不定

(3)ab与cd两段压差_____o

A.APab>APedB.APab=APed

C.APab<APcdD.不定

(4)R值表示o

A.ab段的压差值B.ab段位能变化

C.ab段流动能量损失D.ab段压差值及流动能量损失

此题目有题图：tituOI2.bmp

⑴B.(2)B.

⑶C.(4)C.

文此题hab=R1(Ps—P);P

hab=hcd=R2—P)/P

R1=R2

APCd/Pg=hCd=R1（P—P）/P

AFab/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

B

II.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵

完全打不出水。发生故障的原因是（）

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

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，分配到每效的有效温度差就（）.

A.越小：B,越大；C.不变

A

13.物料的临界含水量为0.2kg水.k『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XI=0.45kg水.kg」绝干料枯燥至X2=0.1kg水.kg/绝干料，那么在枯燥末了时物料外表温度t发：（）o

A.t&＞（m;B.t&=td;

C.t«=tm;D.tK=t

A

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

C

15.离心机的别离因数。愈大，说明它的别离能力愈（）。

A.差；B.强；C.低

B

三、判断题：

I.食品工程单元操作是一种物理操作，只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（）

2.当空气状态一定时，可用物料的结合水分来判断枯燥能否进行的最大限度。（）

x

相时湿度也值大小可以反映空气的吸水汽的能力「假设d）值大时.友示此空气吸水汽的能力强.（)

4.压缩机的余隙大小。其生产能力有关（）。故余隙宜大（

5.板框压滤机采用横穿法洗涤时，假设洗涤压差=最终过滤压差，洗涤液粘度=滤液粘度，那么其洗涤速率=1/4过滤终

了速率。（）

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。（）

7.物料的临界含水量定划分等速枯燥和降速枯

燥阶段的分界点。（）

8.板框压滤机的洗涤速率等于过滤未了时的速

率。（）

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。（）

10.（2分）题号8165第8章知识点400难度容易

厢式枯燥器的传热方式是热传导，（）

II.流体流动状态的判断依据是雷诺数Re。（

12.额外蒸汽的抽出其目的提高整个装置的经济程度。（）

13.当空气状态-定时，可用物料的结合水分来判断枯燥能否进行的最大限度。（）

匹、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能力，你认为可以采取什么措施？

由重力沉降式Ut=dp2（Ps-P）g；（l8口）可见，影响重力沉降速度Ut的主要是dp和u（Ut<^dp,Ut^1/u,为提

高Ut,在条件允许的情况下，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根本结构。

由光体、管束、管板、封头等组成。

3.蒸发与加热操作相比，有何特点？

（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，乜会给蒸发过程带来一定的影响。

4.多效蒸发中，”最后一效的操作压强是由后面的冷凝能力确定的J这种说法是否正确？冷凝器后使用真空泵的目的

是什么？

不对。蒸发室的操作压强是根据工艺操作要求，料液的特性，经济效果等应方面而定的。最后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，这是决定最后效的操作压强时应考漉

的。

使用真空泵的目的是排除凝性气体，维持蒸发部内要求的真空度。

5.如下图的2B31型离心泵装置中，你认为有哪些错误？并说明原因。

此题目有题图：TITU157.bmp

图中错误有：

1：无底阀，无法港液且易堵塞：

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，不可能到达如此高度；

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100CC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

///////7/T.汨

Z罢

/炉内气

/

.•t内xoooC

/

炉壁

此题目有题图：Iilul85.bmp

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，它与炉内对流与辎射传热相串联。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，为何采用真空蒸发？

*****答案*****

因为：（I）加热蒸汽压力相同时，真空蒸发时溶液的沸点较低，那么有效温度差较大，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657X3.5mm的钢管，将敞I」贮槽内的有机溶剂（密度为800kg.m：粘度为20cp）输送到反响器中。设贮槽

内的液面离反响器内的液面高度保持16m,见附图。钢管总长度（包括局部阻力当量长度）为25m,反响器内的压力恒定

为4X98100Pa（表压），有机溶液输送■为6m〔h：试确定泵提供的压头。

此题目有题图：EuO27.bmp

取敞口贮槽液面为1-1截面，反响器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-i截面为基准面:

gZi+(Ui/2)+(p)/P)+W=gZa+(u2/2)+(p//P)+2hf

W=(乙一Z,)g+((uf-u,2)/2]+((p：-p,)/p]+Shf

Ehf=入[O+lc)/d](u32)

u=(6/3600)/[(n/4)X0.052ru产u2koZ,=0

Re=dup/p=0.05x0.8488X800/(2OXIC3)=I697.6<2000

那么X=64/Re=64/l697.6=0.0377

Ehf=0.0377X(25/0.05)X(0.84882

故W=16X9.81+4X98100/800+6.79=654J.kg1

H=W/g=66.7m

2.20'C’的流速流经638X2.5mm的水平钢管，此管以锥形管与另一中53X1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。

按连续性方程：UB=UA(d2A/dB2)=2.5(0.0332/0.0472)-

由柏式知:R=(PA-PB)/(Pg)=UB2/2g-UA2/2g+Lf=1.232/2g-2.5'/2g+1.5

=-0.087in=-87nim负号PB>PA

3.密度为1200kg.mS的盐水，以251n.h’的流量流过内径为75mm的无健钢管。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：”)摩擦系数'=0.03；(2)泵的效率

n=0.6

ZJ+(U//2g)+(p；/Pg)+Hc=Z：+(u2/2g)+(pj/Pg)+2Hf

u;Z।=0;ui^u2^0Z：=25m;p)=p；

/.He=Z24-EHf=25+2Hf

EHf=(XX1/dXu;:/2g)X1.25

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

EH=(0.03X120/0.075X1.573'/(2X9.81)XI.25

=7.567m盐水柱

He=25+7.567=32.567m

Ne=QeHeP/102=25X32.567X1200/(3600X102)

=2.66kw

N轴=脂/q=2.66/0.6=4.43kw

4.某台离心泵铭牌卜列出的忤能为：Q=11~25m3/h,H=21~l6m.H=66.5%,Hsp=6.4m,配套电机功率N电=2.2kw1»

今欲用它来将密度为1400kg.nd的2D°C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，假设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？

此题目有题图：lilul92.bmp

(1)求此泵能否适用？

：P=1400kg.ni

Q?=32X1000/1400=22.86111'.h(Q=ll-25m'/h)

H-=AZ+Ap/Pg+Au2/2g+Hf=l2+0+0+(l+4)=l7m(H=21〜16m)

因Q、H均在使用范围内，故适用

(2)验吸液高度H安H安=Hsp'-u72g-LH,9

：uz/2g=0;EH吸=lin：Hsp=6.4m

fftHsp'=HsXp水/p=6,4X1000/1400=4.57m

.••H安=4.57-l=3.57m>2m

故吸液高度适宜。

⑵验电机N电2Ne

而Nc=QeHeP/102n=22.86X17X1400/102X0.665X3600

=2.23kw

即N电22.23kw>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能力为1500标准m7h,近似常压的含尘气体。气体的温度为

50-C,粘度为2X10\a.s,密度为L5kg/m3,而层粒的密度为3500kgn:最小直径为10um,沉降过程服从斯托克斯

定律，试求：⑴降尘室的面枳为多少M?(取整数)(2)假设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)如果厂房面积有限，要求降尘室的长度为你所计算出的最小长度的一半，你认为座采取什么措施来完成此

任务？

⑴求A

U:=(10X106)2(3500-1.5)X9.81/(18X2X1OJ

=9.53X10^m.s'

V=V标T/T标=1500X(50+273)/273=1774.73m)h

A=V/Ut=(1774.73/3600)/(9.53X10"52m」

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［『大1),绝热矿(X-'.K-'l和普通砖(/Kl二种材料组成.耐火砖内侧温度为1273K.

耐火碗与绝热砖接触面温度1213K,绝热砖与普通砖接触温度411K：普通砖厚230mm,设为稳定热传导，问：(1)耐火

碣和绝热砖应砌多厚才能保证热损失不超过274w.m'(2)普通砖的外侧温度为多少？

6耐=入耐X△1耐/Q=1.05(1273-1213)/274=0.2299m

6绝=入绝X绝/Q=0.15(1213-411)/274=0.4391m

△l^=QX6普小普=274X0.23/0.8=78.78K

411-t夕卜=78.78

At外=332.2K

7.某车间有一台换热面积(以外外表积计)为2.5而的单程列管换热器。用180c的热废气预热轻油，轻油走管外，其

流量为200kg.h：比热为2kJ.kg：K\温度由30c升至80"C。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为70℃。求：换

热器的热负荷和传热系数。

A=2.5m2,Cp=2kJ.kg'.K

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

=65.5°C

Q=200X2X(80-30)=2000CkJ.h1

Q=KAA(m

...K=20000/(65.5X2.K.hJ=34w.m\K1

8.在单效真空蒸发器中，将流量为lOOOOkg.hi的某水溶液从10%连续浓缩至50%。原料液温度为31C。估计溶液沸

点升高为7C。加热蒸汽压强为2kgf?(绝压)，其冷凝水出口温度为79C。假设总传热系数为lOOOw.m^.K1,热损失

可忽略。试求加热蒸消耗量和蒸发器的传热面枳。当地大气压为Ikgf:”时蒸汽饱和温度为59/TC,汽化潜热为

2356kJ.kgi及焰'；2kgf'时蒸汽饱和温度为119.6'C,汽化潜热为22O6kJ.kg'及焙为2708kJ.kg\

溶液沸点ll=T'+A=59.7+7=66.7'C

蒸发量W=F(1-(XO/X1)=10000(1-(0.1/0.5)=8000kg.h'*

溶液的比热Cp=4.187(1—X0)=4.187X(I1.K'

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*h1=5609414w

由传热速率方程式知传热面积为：

A=Q/(K(T-t))=5609414/(1000X(119.6-66.7))=106m2

加热蒸汽量D=Q/r

=20193890/2206

=9154kg.h1

9.现采用某单效真空蒸发器来浓缩某水溶液。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BOOkN.nd(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△'=2.5C,△”=3.5C,△'"=rC：热损失为加热蒸汽放出热量的5%,传热系数K=2500w.m；K'，试：⑴估第

单位蒸汽耗量为多少？(2)估算蒸发器的传热面积为多少m”(3)假设产品浓度达不到要求，你认为可采取什么措施？

附：饱和水蒸汽性质

压力kN.m温度℃汽化潜热kJ.kg'

2060.12454.9

3066.52333.7

IOi.31002258.4

300133.3216X.I

401.3143.52138.1

⑴求D/w

D=[wXrf+FXCp(tl-tO)+QL]/r

;沸点进料11=10，且QL=Q05DXr

.•.D/w=rf/0.95r,

W=F(1-XO/XI>10X102(l-15/60)=7500kg.h1

由P=300kN.m2,查表得“，T=133.3'C

VP'=((760-610)X10l.3]/760=20kN.n?,查农得T冷=60.1'C,此冷凝器中二此蒸汽冷凝温度，而T，=T'+△

'"=60.1+1=61.PC,查表得r'》

D/W=2351.6/(0.95X2168.1)=1.142

(2)求A

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

而tl=T'+△二△"+△口60.1+2.5+3.5+1=67.

/.A=(1.142X7500X2168.1)xl000/|36OOX2500(133.3-67.1)]

=31.17m2

(3)①必须按设计要求控制好操作条件。

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Tt,可使△imt,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TU,那么tlI,有利于△tmf。

10.某小组在枯燥实验中测得：湿纸板Gl=50g.G2=48g.枯燥时间AT=2'10"。纸板的绝干量Gd=30g,尺寸：150

X100X7mino试求其对应的枯燥速率和平均干基含水量为多少？

X平均=(XI+X2)/2

XI=(G1-Gd)/Gd=(50-30)/30=0.6667kg水.kg'绝干料

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

AX平均=(0.6667+0.6)/2=0.6334抬水.kg'绝干料

枯燥速率U：U=AW/AAT

A=2(O.15XO.1+O.15X0.007+0.1XO.OO7)=O.O335nr

u=(50-48)/(100()X0.0335X130)=4.592X101kg.m'.s1

II.水在内径为250mm的钢管内流动。截面1―1处的流速为】m.s\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？（忽略阻力损失）

此题目有题图：tituO31.bmp

在截面I—1叮2—2间列柏努利方程：

z,+(ur/2g)+(p:/Pg)=Z'+(u；/2g)+(p，/Pg)

Z,=Z)

Pl/Pg=lmH20>u1=hn.s1

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

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

，h=Pl/Pg-P2/Pg

=2.787(2X9.81)-17(2X9.81)

=0.343mH2O

12.某厂准备建一个降尘室来净化常压，温度为40cl而微粒在室内的沉降速度为I现依厂房面积分配，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)降尘室的最大生产能力为多少标准m'.h」？

(3)假设因厂房面积有限，降尘室的长度仅允许为你计算的最小长度的一半，你认为应采取计什么措施来完成此净制任

务？

(1)求最小长度L

V(L/u)>(H/Ut)/.L>(uH/Ut)=0.15X2/0.025=12m

(2)最大生产能力V标

V^=AUt=LbUL=12X3X0.025=0.9m'.s'=3240mh1

V标=V实T标/T实=3240X273/(40+273)=2826m'.h1

(3)假设L只能为原来的一年时，为完成同样的生产任务，可在降尘室中间加一隔板。

二比热为2kJ.kg)K\走内管(规格为425X2.5mm),从150℃冷却到100°C。冷却水走套管环隙，从259升温至60。正:

I.溶液一侧的对流传热系数为ll60wm.K：冷却水一侧的对流传热系数为930w.m?.K:忽略管壁和污垢的热阻及热损

失，求以传热外外表积为基准的总传热系数K和冷却水的用量(kg.h12.计算内管的外外表枳和管长。

溶液放热Q=MsCpAT=1.4X2X1000X(150-100)=1.4X101w

l/KO=dO/(uidi)+l/«

=0.025/(1160X0.02)+1/930=2.15XIO'S

K0=464w.m*.K'

冷却水用量Ms'=Q/[Cp'(t2-tl)]

=1.4X10:7(4180(60-25)]

■'=3445kg.h-'

150-60)-(l00-25)]/ln[(l50-60)/(100-25)]=82.3'C

A=Q/(K0Atm)=1.4X10；7(464X82.3)=3.67m2

l=A/(ndO)=3.67/(nX0.025)=46.7m

2(绝压)，溶液的沸点为8O℃2(绝压)。原料液的比热为I.K、热损失为12000W。忽略浓缩热。试求：(I)单位时间内

蒸发的水分量：(2)分别求算原料温度为30℃、80匕和120℃,及‘时饱和蒸气的气化潜热分别为2319kJ.kg)及2206kJ.kg

馆和蒸汽焰分别为2635kJ.kg1及270XkJ.kg।°

(1)单位时间内蒸发的水分量W

W=F(1-X0/X1)=2000(1-0.I/0.3)=1333kg.h1

(2)单位时间内加热蒸气量D

D={FCp⑴-tO)+wr，+Q损}/r

原料温度为30C时蒸气消耗量为

D={2000X3.77(80-30)+I333X23I9+12000X3.6}/2206

=1600kg.h'

单位蒸气消耗量为

D/w=1600〃333=1.2

同样，原料液温度为80c时蒸气消耗量及单位蒸气消耗量分别为D=(1333X2319+I2OOOX3,6)72206=1430kg.h

D/w=1430/1333=1.07

原料液温度为12CTC时蒸气消耗量及单位位蒸气消耗量分别为

D={2000X3.77(80-120)+1333X2319+1200X3.6}/2206=1293kg.h

D/w=1293/1333=0.97

15.某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内，管子规格为①60X3.5mm钢管，管内流速为2m.sI

吸入管路的能量损失为:压出管路的压头损失为4mH20（均包括全部的局部阻力损失在内），其余参数见附图示。试求该

泵提供的有效功率。

此题目有题图：titul68.bmp

定储槽液面为1-1,且为基准面，高位槽液面为2-2,列柏式:

gZi+(u;/2)+(p(/P)+We=gZ.+(u2/2)+(p2/P)+Shf

Ehf=hf吸+hf压=19.6+4X”

J-l()0X133/980+we=8X9.81+58.84

We=150J.kg1;Ms=n/4M0.053?X2X980=4.3kg.s'

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

16.喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度l=0.5m,其两端的直径dl=40mm,d2=T的水引入喷嘴，而喷嘴的阻力损

失为L5mH2O,如不计空气阻力，试求喷出的流量和射流的上升高度。水的密度为lOOOkg.m:

***答案***

此题目有题图：tiluO5O.bmp

列1—1、2—2截面，以1一1面为基准的柏氏方程

2

Zi+(ui/2g)+(p,/Pg)=Za+(ui/2g)+(p2/Pg)

由连续性方程：

(n/4)dru)=(n/4)d22u：

22

u!=(dl/d2)U2=(20/40)u2=u2/4

P1/Pg=10m,Zj=0.5

2

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

22

8=u2/2g-1/16Xu2/2g=(15/16)u2/2g

u?=(8X9.81X2X16/15)1/2=12.94mC'

上升高度H=u22/(2X9.81)=(12.94)3(2X9.81)=8.53m

17.某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m,炉墙导热系数\其外用导热系数为〔K'的绝热材料保温。炉内壁温

度为980C,绝热层外壁温度为38℃,如允许最大热损失量为8OOw.m2。求：(1)绝热层的厚度；(2)耐火砖与绝热层的分

界处温度。

(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)/(b1；X1)

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

得：T2=815P

18.在657X3mm的蒸汽管(管材的Al=45w.m:.K»外壁包了一层25mm厚，导热系数X2='.K1的石棉层,蒸汽管的内

里温度为175c.石棉层外外表温度为50C.试求每米蒸汽管单位时间所很失的热量。现欲在石棉层外再加一层导热系数

为入3=.K1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？

①热损失的计算tl=175℃。=50℃

Q=((l-t3)2nLZ((]/X1)X1n(r2/r1)+(1/X2)X1n(r3/r2)

=(170-50)X2X3.14XL/(1/45X1n((57/2)/((57-6)/2)

)+l/0.2X1n((57+50)/2)/(57/2))=239.1L(w)

②温度差不变，设厚度为x

Q'=Q/2

Q=((At)2nL)/(1/X1X1nr2/r1+I/X2X1n

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

=(1/2)AtX2nL/(1/X1X1n(r2/r1)+1/X2X1n(r3/r2)J

Z.1/X11nr2/r1+1/X21nr3/r2+1/入3In(r3+x)/r3

=2(1/X|1nr2/rI+1/X21nr3/r2)

...1/X31n(r3-x)/r3

=1/X1in(r2/rD+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(min)

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)枯燥器，离开枯燥器时空气的温

度为49C。求离开枯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,℃30354045505560

蒸汽压P,mmHg31.842.1855.378.992.5118.0149.4

I1=(1.01+1.88X0.02)X120+2490X,绝干气

绝热枯燥器中11=12

175.5=(1.OI+1.88H2)X49+2490H2-*H2=0.0488

PS.td=H2P/(0.622+H2)

=0.0488X760/(0.622+0.0488)=55.3mrnHg

由水蒸汽表td=40,C

20.如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m,水从①108X4mm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Zh=16.15/J.kg'计算，式中u为水在管内的流速(m.s')o求

(1)A-A卷面处的流速m.sW(2)水的流量为多少m〔h'?

titu172.bmp

(1)定水槽液面为1-1，管出口外侧为2-2,以地面为基准面，那么:

Zig+Pl/P+uf/2=Z2g+P2/p+u292+Zh

i0X9.807+0+0=2X9.807+0+(0.5+16.l5)u

V水在管内连续流动d,=d,uJ

(2)V=3600nX(0.1)2X2.2/4=62.17ms.h

21.40℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，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？

(不考虑流动阻力损失)。当地大气压为97kN.m',40C水的密度为992kg.m饱和蒸汽压P$='

此题目有题图：tituO48.bmp

列1-1与2—2截面间列柏努利方程：

10=Ui/2g,Ui=(10X2g)12=14m/s

列1-1及0-0间柏努利方程

7+97X1000/992g=7.38X1000/992g+112M2g

解得uo=l7.8ni/s

由连续性方程17.8&J=14X150」

解得dn=133mm

YL在套管换热器中,用IOTC的水蒸汽将流率为20(N