食工原理课后习题答案第3-6章

第三章

3-1试求粒度为50面勺某谷物的粉粒在20C和100℃的常压空气中的沉降速度。并分析其计算结果。

已知该谷物的密度£480kg/m

Pp3o

'・Pas=L205kg/m‘解：(1)=1.81X10

u.=(50X10

MTX(148CP1.205)9.XJ1/(181X.81X105)=0.lllm/s

-6

5)=0.37<lRet=0.111X50X10X1.205/(1.811

OX

(2)=2.19X10

Pas=0.946kg/maUt=(50X10

6)2X(1480-0.946)9.>«1/(182X.19XIO_5)=0.092m/s

-g-C

Ret=O.092X50X10X0.946/(2.1910X)=0.199<1

3-2密度为1850kg/m:幽微粒，在20℃的水中按斯托克斯定律沉降，问直径相差一倍的微粒，其

Ir^cx

降速度相差多少可p_p=、-----Z------X-=X-

，=u

fe：u./ut=(d7d)

3-3已测得密度为1100kg/m%勺某球形豆制品颗粒在15℃水中的沉降速度为2.8mm/s,求此豆制品颗

粒的直径。

18ul80.001150.00284

解：2.4310m

t

d_____

()g(11001000)9.81

Rd=2.43X10X0.0028X1000/0.0015身」9<1

3的糖蜜的粘度。该粘度计由-光滑钢球和玻璃筒组3T用落球粘度计测定20℃时密度为MOOkg/m

3

成，如附图所示。试验测得密度为7900kg/m,直径为02mm的钢球在盛有此糖蜜的玻璃筒中的■况

降速度为10.2mm/s,问此糖蜜的秸度为多少？

PPP

2(p-)g/18ut=(2X10')2X(7900-1400)9X81/(181X).2XI0^)=0.0139Pas

解：=d

-4-3

Ret=2X10X10.2X10X1400/0.0139=0.2055<l

3-5—矩形降尘室，长10m,宽5nb其中有20块隔板，隔板间的距离为0.1m,用以分离含尘气体中的

微粒，微粒的密度是2500kg/m

:微粒中最小粒径为10m,气体的粘度为0.0218cP,密度为

\试求：(1)最小微粒的沉降速度：(2)若需将最小微粒沉降下来，气体的最大流速不能超

1.lkg/m

3/h?过多少m/s?(3)此降尘室能够处理的气体量为多少m

^)2X(2500-1.1)9.X81/(180X0218X10^)=6.247X10m/s

解：(1)Uu.,n=(10X10

一3-6

3

)=0.00315<lRe(=6.247XIOX10X10X1.1/(0.02181

OX

(2)tt=O.l/utmin=16su=10/16=0.6247m/s

-33/h(3)

q，h=5/BLn=6.247X10X10X5X21X3600=23614m

3-6拟用长4m、宽2m的降尘室净化3000m

a/h的常压空气，气温为25℃,空气中含有密度2000kg/m"的尘粒，欲要求净化后的空气中所含尘粒小于

10m,试确定降尘室内需设多少块隔板？

(2000-1.185)9.>81/(181X835X10^)=5.94XLOWs

解:u=(10X10

t-3

7hqyl=5.94X10X4X2X3600=128

m

3000/128=23.4即应有24层，需23层隔板。

3-7有一旋风分离器分离气流中的颗粒，在正常操作时，其进匚气速为20m/s,由于突然事故，使处

理气体量减少40舟，问此旋风分离器能够分离出的最小颗粒将有何变化？

习题解21

,=

解:q.0.6q,w'=UrqJ/qT=O.6ut=0.6X20=12m/s

I9pi-

=\―P~,/2=(l/0.6),/2=1.29

ddc'/dcYih/uJ)

c

3-8使用(B=D/4、A=D/2)标准型旋风分离器收集流化床锻烧器出口的碳酸钾粉尘，粉尘密度为

:旋风分离器口处，空气的温度为200℃,流量为2290kg/m

3800m=；」一=J--------------=x-

7h(20&。，时，京您设备鬣分离粉生的临界直径&(取N=5)。

9=20m/s解：5=3800X8/(3600(X.65

5

。便足.(H00.0前----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

d7/710m

cNu

n4却4bzz9U2J

3-9在100c的热空气中含砂粒之粒度分布(质量分率)为：

粒径范围，mlO以下10~2020~3030~杜40以上

质量分率，%1010202040

已知砂粒的密度为2200kg/m

。若此含岩气流在一降尘室中分离，其分离效率为60%；在另一旋风分

离器中分离，其分离效率可达90%,现将流量降低50%,问新的情况下两种分离器的分离效率各为

若干？设砂粒的沉降均符合斯托克斯定律。

解：对降尘室，原临界粒径为30m。

qv=utBLq、'=q/2uJ=Ut/2

//32.12X10、分离效率增为^)%

对旋风分毫器，原临界粒径为10m。

yz%编为2,j=14.1X105m分离效率<90%

3T0某圆柱形吸附剂的尺寸为直径4mm,高8mm。试分别求该吸附剂的等体枳直径、等表面积当

量直径、等比表面积当量直径以及球形度。

73,/3

2-mdc=(6Vp/)=5.77X10、

解&，唠碗阿眺-----------------------------------------------------------------------

J

'mAp=O.785X).004x2+2.14x0.004X).008=1.2561x0

dA=(Ap/)

-----yTzxi，。------------------------------------------------------------------------

3mtL=6Vn/A„=6XL005X1

0

7(1.2561X0,)=4.8X10ma=6/dP=1040m

Vuidp-l-256X10'/(1.0051X0)-12501117m1jA-1040/1250-0.83

3-11某喷雾干燥制品的筛分数据如下表所示。颗粒试样总量为。.5kg,设颗粒为球形，试求该混合

颗粒的分布函数曲线，频率函数曲线以及以等比表面积计的平均粒径。

序号12345678910

筛孔尺寸/mmO.40.3150.250.180.1540.1250.090.0710.056<0.045

筛留量/kgO.0010.0040.0100.0710.1350.1430.1160.0180.0020.000

解：附表

序

(I)筛分数据•TT)计算值

•/C///t

---------筛孔乂寸川川筛的址h儿「Uu…

10.40.010.21.000

20.3150.0040.0850.35750.80.9980.02240.00286

30.250.010.0650.282520.990.07080.00565

40.180,0710.070.21514.20.970.66050.0305

50.1540.1350.0260.167270.8281.61680.04509

60.1250.1430.0290.139528.60.5582.05020.0400

70.090.1160.0350.107523.20.2722.15810.02494

80.0710.0180.0190.08053.60.040.44720.00290

90.0560.0020.0150.06350.40.0040.06300.000254

100.00000.0560.0280000

以等比表面积计的平均粒径：d„F0.141mmS=7.089S=0.1521

习题解22

3T2—固定床吸附器，床层由比表面积a=1250m

2/n?的圆柱形吸附剂组成，床层的高度为1.5m,空隙率为0.42,当温度为150C及压强为0.02MPa(表

压)时，在每平方米吸附层的截面上每小时通过

二(标准状况)的混合气体，试计算通过吸附层的流体压降。已知150℃及0.12MPa(绝压)1800m

时该混合气体的密度为0.8kg/m

=x+X\粘度为2.5Xl(TPas。

1800273150101.3

解：u0.647m/s-8u-8o

△^60027312L3产~-K

22c9

V与⑴a(X—丫y—jJ.qX-VV

=pL[5.17uO?2Uu----------xx"+x------------xx

2

1250(10.42)1250(10.42)

5r

1.5[4.170.8

2.5100.6470.29

0.420.,42

=2143Pa

373用近性炭固定床脱除某溶液的色度，溶液温度为20℃,密度为830kg/m'，粘度为1.3X10Pas。

使用的“胞炭平均粒径为0.85m,床层直径为0.3m,填充高度为0.6m,空隙率为0.43。当活性炭

层上方在夫与压事保持X.0阳液杀高度，而床层下行集液容•器内抽真空陵压至40kPeX(真空度)时，

问该溶液的处理量有多大？

解：床层上方压强9810Pa(表)，床层下方压强-40000Pa(表)

p=9810+40000=49810Paa=6/d=7959m

7m3

ZZ(1A437)Zo

498107059(10.43)705933830u

4.171.310u0.29043

3

0.60.43△

83016.7^.1^41X0u+1.218X]^u^

Ai△/.u

2*0.0906u-0.2-03036816-0u-0.0489nM3

qv=0.785X0.3X0.0489=3.4551X)m/s

3-14恒压卜过滤某含渣的果汁，由实验已测得过滤中截留的浆渣灌饼的压缩指数为0.55。现已知在

0(白耐hSW压卷在腌谶传格同静3若过滤lh后要得到5m'的

清果汁需采用多大的过滤压差？设介质阻力忽略不计。

2=2kAp"stV,2=2kA2p,"4t

解：V

(V"

J(p'/p)「=(5/3)2(p'/p)=(5/3产"°制=9.68

p'=9.68P=9.68X0.2=1.94MPa

剑滤痢版附阖瞬命地道颛»股狄悬潜续过谑

至1小时，共得滤液4nA此时滤框已充满，即停止过滤。试依据上述测试数据确定其恒压过滤方

程。如果过滤前在滤布面上涂一层助滤剂(其厚度可略而不计)，则滤布阻力可降至原来的1/3,问

涂上助灌剂后滤框充满所需时间为多少？

解：1.22+2X1.2X15K42+2X4Xq=60K

K=l.12m/minqe=6.4m/m

过滤方程为q2+12.8q=l.12t32

铺助滤剂后qj=q“/3=6.4/3m/m'

42+2X4X6.4/3=1.12tt=29.5min

3T6今有•实验装置，以0.3MPa的恒压过滤某水悬浮液，测得过滤常数K=5X10

m/s,qe=O.01m/m'o

:,

7mo现拟在生产中采用BMY50—810/25型板框压滤机来

又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08m

过滤同样的料液，过滤压强和所用滤布也与实验时相同(此板框压滤机的B代表板框式，M代表明

流，Y代表采用液压压紧装置，这一型号的滤机滤框空间的长与宽均为810m,框的厚度为25mm,

共20个框)。试计算：(1)过滤至框内全部充满滤渣时所需过滤时间；(2)过滤后以相当滤液量1/10

的清水进行洗涤，求洗涤时间：(3)洗涤后卸渣、重装等操作共需15min,求压滤机的生产能力，

3

以每小时平均可得多少m

滤饼计。

2V

3

解:(1)A=0.812X2X20=26.24m

饼=0.812X0.025X20=0.328m

陶碳九1幽2得).156-

q

2+2X0.01>^=5X10_5tt=(0.156z+0.02X0.156)/(51OX-5)=549s

(2)t.=0.1VX8(V+VC)/KA

^0.lX8XqX(q+q<.)/K=O.1X8X0.156X(0.156+0.01)/(510X)=414s

习题解23

：，/h

(3)Qw=0.328X3600/(549+414+900)=0.634m

3,于一小型过滤唯测得此悬浮液的滤3-17有一浓度为9.3%的水悬浮液，固相的密度为2200；<g/m

饼常数k=l.IX10

m/(sa・tm),滤饼的空隙率为40舟。现用一台GP5T.75型回转真空过滤机进行生产

(此过滤机的转鼓直径为1.75m,长度为0.98m,过滤面积为5nl

2,浸入角度为120°),生产时采用

的转速为每分钟0.5转，真空度为600mmHg,试求此过滤机的生产能力(以滤液量计)和灌饼厚度。

假设滤饼不明长缩，过滤个劈勺阻力可忽略不计。

解6厮2蛔1K37嵌版V=xxVx_-xx=

Q465AKn46551.7373lOO4bl/312.'/h

V=Q/60n=12.5/(600X5)=0.417m

vX(1-0.4)2>200/[1000+vX0.4XI000+vX(1-3

34)2X200]=0.093

:,

v=0.08mtt=0.08X0.417=0.0333m7mV=vV

3/m3V=vV

=Vtt/S=0.0333/5=0.0067m

3T8某回转真空过滤机转速为每分钟1.5转，今将转速提高至每分钟2.5转，若其它情况不变，问

此过渡机的生产能力有何变化？设介质阻力可忽略不计。

正(2.5/1.5)"2=1.29解:Q'QMn'n)

2)在0.25MPa(表压)下恒压过短，经303-19—台BMS30-635/25型板框压滤机(过滤面积为30m

分钟充满滤框，共得滤液2.4m,过滤后每次拆装清洗时间需15分钟。现若改用一台GP20-2.6型向

转真空过滤机来代替上述压滤机，转筒的直径为2.6m,长为2.6m,过滤面积有25%被浸没，操作真

空度为600mmHg,问真空过滤机的转速应为多少才能达到同样的生产能力？设灌渣为不可压缩，过

滤介质的阻力可忽略不计。

3

解：板框压滤机Q=2.4X60/(3C+15)=3.2m/h

回转真空过港机K'g600X101.3/(7602X50)=0.32

K=2.[2/(即23X)式何))=3..b区^

■6m7^KJ=0.3K2=l1374X10

V/s

2

A'=2.6X3.14X2.6=21.2m

1.616521.21.1374106n

2.625’

n'=0.37rpm

3,达到泵的最大3-20工厂用•台加压叶滤机过滤某种悬浮液，先以恒速过晚15分钟得到滤液2.5m

压头，然后再继续进行恒压过港1小时，问：(D总共可得滤液多少m?(2)如果叶滤机的去渣，

7h?(3)如果要此过渡机的生产能力为最大，则每

重装等需15分钟。此曹桃的廿铲为多少为

君循城眸谕麻为附闻不俳产能叨乂是多少m

、KA%R/2解：(1)植速％

+x-Y———-v

即2.5=KAX0.25/2K/2.5%2/&25二口

先恒速丽面+

23可(t寸冲------

J丁BbO受(1.25-0.25)V=7.5

(2)Q=7.5/(1.25+0.25)=5m

7h

(3)Qv「小

2

1KA

22

(tt)KA(tt)V

DRR

222dVKA(tt)V

令0

RR

乙

dt(tt)

D

2

IKA

即2

2

(ttu)KA(tt)V

RR

222

KA(tt)施

(t+tD)KA

72=KA2(t-tR)+VR2

代入t「=0.25h,KA

3

邑50,tR=0.25h,VR=2.5m,

此时V=[50X(0.52-0.25)+2.5

2]"2=4.444m'Qa=4.444/(0.52+0.25)

=5.77m

7h

习题解24

2

3-舜如削昨滤楣逑滤面树落树林藻进行恒压过滤实验，测得:

过滤时间i/min51015202530

波液量\714907951035123514251575

试求过滤常数K、qt.o

'm7sq.=0.0852m7m2^：用线性回归法得：K=1.02X10

__根惭_________

3000.4900.10892755.10

6000.7950.17673396.23

9001.0350.23003913.04

12001.2350.27444372.47

15001.4250.31674736.84

n76nawnnni”as

斜率9809.32截距1671.27

3

3-22有一转鼓真空过滤机，每分钟问转2周，每小时可得滤液4m

o若滤布阻力忽略不计，问每小

时要获得5m

3滤液，转鼓每分钟应回转几周？此时转鼓表面滤饼的股度为原来的几倍？假定所用的

，发度不变。V

柢温静质可以忽略时，每小时所得的滤液体积：4=465A(Kn)

qj6=465A(Kn')/[465A(Kn)]=(n,An

，歹啾q」00

J2X(5/4)!3.1253

施樨小特选簇得引应转3.125周。

转鼓旋转一周表面生成的滤饼的厚度：=v(V/n)/A=vV/nA

.•・'/=(Y'r/')V/(/n)=V,n/Vn,=5X2/(3.1254X)=0.8

即转鼓表面灌饼的厚度为原来的0.8倍。

3-23用板框压滤机过滤某糖汁。滤框边长为810mm。己测得操作条件下过滤常数K=6.2X10

%'/s,

q.,=0.01m

7m2,每得In?滤液的滤饼体积为0.Im：',滤饼洗涤及卸饼、重装等共费时25min。要求过

7h(按滤液计)。试计算：(1)至少需几个框；(2)框的厚度。

滤机的生产能力为15m

解：(1)由恒压过滤方程式：

t=(V

2+2VVe)/KA?及V中Aqe

qv=V/(tt())=V/[(V

2222

+2We)/KA+1d(V+2VVe+KAtd)

22-522

令dqv/dV=0,得：V=KAtD=6.2X10X25X60A=0.093A

.,.V=(0.093)

,/2A=0.3050A-52

2+2X0.305AX0.01A+0.093Az)=1.891X0

s

A/0.1921qv=6.2X10XAX0.305A/(0.093A

而qv=15m

7h=4.167K0m7s

-3

士42.33m2/.A=4.167X10X0.1921/1.89110X

所需滤框数：n=A/2b

M2.33/(20X812)=32.26取33

实际过滤面积；A-33X2XO.81

M3.30m2

(2)一个操作周期中得到的滤液体积为：

习题解25

2

:l

隹0.301A=0.305X43.3=13.21mV=(KAI))

・•・框的厚度为：L=Vv/nb

2=13.21X0.l/(330X.81)=0.061m

P

P3

3-24用板框压滤机恒压过滤某悬浮液。悬浮液中固相质量分率为0.1。固相密度s=2000kg/m,液相为密

度=1100kg/n?的水溶液，每1m'滤饼中含600kg溶液，其余全为固相。己知操作条件卜过滤常

-5232

数先由行.物！I麻框尺寸为810mmX810mmX25mm,共26个框。求：(1)滤框

全部充满所需的时间及所得的滋液体积；(2)过灌完毕后用0.5m

，清水洗涤，洗涤时表压与过滤时

相同，洗水粘度为滤液粘度的75%,求洗涤时间。

解：(1)以1m

3滤饼为基准求力设其质量为x：

(x-600)/2000+600/1100=1解得x=1509.1kg

对应的滤浆量909.1/0.1=9090.9kg

对应的滤液量9090.9-1509.1-7581.8kg

，应的滤液体积7581.8/1100=6.89m

滤框全部充满时的体积0.81X0.02^X26=0.4265而

322

V=0.4265X6.89=2.94m而A=0.81X2X26=34.12m

q=V/A=2.94/34.12=0.0862m„Q

由恒压过漉方程式q

2+2qqe=K,知：

(0.0862)

2+2X0.0862沏.02=9.8伙0S解得:=llls

2-52-33

(2)(dV/dt)w=KA/[8(V+Ve)]=KA/[8(q+qe)]=9.81X0X34.12/[8X(0.0862+0.02)]=3.93610Xm/s

U=V,/(dV/dt).=O.5/3.93610X

三127s校正后的洗涤时间为：

t/=tvw/=127X0.75=95.?5s

QaT

QI

ax第四章

4-1在某一间歇式混合器内将淀粉与干菜粉混合以生产汤粉混合物。干菜粉和淀粉的原料比例为4：

6,混合5min后取样分析，以质量分数表示淀粉含量，测得混合物组成的均方差为0.0823。均方差的

初值可用两组分的质量比表示。试问若要求混合物达到规定的均方差值0.02,混合操作还需继续进

行多少时间？(初始均方差等于两组分浓度的乘枳)PP

-0开始的5min内解：c,=6/(6+4)=0.6

CO

03

W).6X(1-0.6)=0.242=0.823=5min=300s

则：0.0823-0=(0.24-0)exR(-300k)解得：k=3.57X10

口-3l/s

即:P1

r2t0.24exp(-3.5710X1)

再代入：

=0.02=696.5s=l1.6min即再混合6.6min«

4-2用平浆式叶轮搅拌液体，搅拌已达湍流。原用名浆叶直径为容器直径的1/3,今拟以容器直径的

1/4的浆叶直径代替。要求功率数相等产问转速应如何改变？

解:由P7P=[(d/D)^'(d/D)]'1-2=(3/4)',-2=1.41P/d5n3=P，/d'、且P'=1.41P

1.41册

5n*Jl/dW/n=[1.41(d/d，)5]l/3=(5.942),/3=l.81

4-3用一具有6个平直叶片的涡轮搅拌器在标准搅拌系统内搅拌果浆。果浆密度1100kg/m,粘度

20mPa.So搅拌槽直径1.65m,有挡板。若马达的功率消耗为1.5kH,求其转速。

解：设搅拌为湍流Np=P/n3ds=6.ld=D/3=0.55m

n=(P/6.Id

5),/3=[1600/(6.111X00X0.555)],/u=l.68s-

Re=d

2n/=l100X0.552X1.68/0.02=27951假设成立

4-4为制取某种难溶的矿物盐稀溶液，使矿物盐在容器内与30℃水混合，采用平浆式搅拌器，搅拌

叶轮直径500mm,所消耗的功率为0.0385kW,试估算叶轮转速(稀溶液物性可用水的物性代替)。解:

设搅拌已达湍流，从图查得：Np-P/d5nLi

3=0.8007mPa.s30℃水=995.7kg/m

♦“=[38.5/(10.X55X995.7)]』07s1

故n=(P/2d

Re=nd

7=1.07X0.52X995.7/0.800710X3=3.34X10$假设成立

习题解26

4-5实践证明，糖蜜和维生素浓缩液在直径0.6m,深0.75m的容器内，采用直径0.3m,转速450r/min

的三叶旋浆式搅拌器搅拌，可以得到很好的混合。今欲设计规模更大的设备，容器直径1.8m,欲达

到小设备同样的混合效果。试问容器深度、搅拌浆直径和转速应各取何值为宜？电动机功率有多

大改变？混合物粘度为6.6Pas、密度1520kg/n?。设放大基准为Re相等且放大时应保持几何相

似。2广①

解：小试:Re=nd

PPRH150X0.3X1520/(60*.6)=155.5属过渡流但与Er无关

欲保持几何相似，则d'=dD'/D=0.3X1.8/0.6=0.9mH*=HD'/D=0.伤XL8/0.6=2.25m

7=nd7n'=n(d/d9M50X(0.3/0.9)2=50r/min

由n'd'

由于Re<300,故=仪1匕)叱'=即小试：Np=P/d

3n2=0.853

3(d'/d)Jpx(1/9)3X35=P/3=415.7WP=0.8X0.3X(450/60)X1520=1247W.\P,=P(nVn)

因为是非标准搅拌系统，故对几何形状进行校正：

f>=[(d/D)2/(d/D),]

■°-9=[(0.9/1.8)/(1/3)广9=(3/2)-

°9=0.694f2=[(H/D)2/(H/D)l]

1.74(2.25/1.8)/1产=L14P"=3'=0.

694X1.14X415.7=328.9Wpp

4-6在一有挡板的点华槽内，用带园盘平耶昂的涵轮移拌器扰拌粘度为lOmPa.s,密度950kg/m，的

溶液。装置有关尺寸比例为：d/D=l/3,W/d=l/5,H/d=3,h/d=l,搅拌槽直径0.9m,叶轮转速480r/min.

现有一电机能提供L5kW的有效功率，问此电机是否能驱动上述搅拌器，再核算濠电机能驱动上述搅拌器

的最高转速有多大？

7=480X0.32X950/(60XL0X103)=68400X0'湍流PP

解:题中为标准搅拌系统Re=nd

查图7-7=6.1P=6.In

PA3d5=6.1X950X(480/60)3X0.35=721OW。

，不或驱动若仍取=6.1由6.In?5

♦3d5=1500,得n=4.741/s2P'

7)=40530>10,J最高转棘为4.741/s284r/minRc=4.74XD.3X950/(101X0

4-7具6个平直叶片的涡轮搅拌器装于直径D=l.5m的搅拌槽中央，叶轮直径d=p.5m，距槽底串0.5m,

转速n=90r/min,槽为平底，无挡板，被搅拌液体=200mPa.s,=1060kg/m\槽内液体深度1.5m,

试计算搅拌功率，若在槽内装津.4块宽0.15m的挡板，其他条件不变，再求此时所需功率。

解:d/D=l/3,h/d=L・••为标准系统,但无挡板

Re=nd。

7=90X0.52X1060/(602<00x103)=1987.5<10000igg,曲破5,=2Fr=n

2d/g=(90/60)2X0.5/9.81=0.1147a2=(l-lgl987.5)/40=-0.05746Np=Fr

"2=2X0.11470'5H6=2.265P=2.265n3d5=2.265XI060X(90/60)X0.5=253.2W

35

装挡板后查曲线6=4.9P=4.9X1060X(90/60)X0.5=547.8W

4-8一搅拌槽装有螺旋浆式叶轮。转速500r/min,功率消耗17kW,物料为=1200kg/m、=L6Pa.s

的甘油，系统为床准系统，有挡肥求槽直径。

解：设为湍流，则Eu=rPn用$=0H2n令00/60=50/6

d={17000/[0.3212X00X(50/6)

3]}“5=0.598mRe=1200X0.598-X50/(6XI.6)=2235<100000

由图7-7曲线2,=Np=O.4d={17000/[0.41MOOX(50/6)

AP8冬eO.572nl2

Re=1200X0.572-50/(6..p)把044再查图7-7曲线2,=Eu=O.4符合

故D-3d-3X0.572-1.72m

4-9大豆的密度为1200kg/m、直径为5mm,堆积成高度为0.3m的固定床层，空隙率为0.4,若20℃的

空气流过床层时，空床流速为0.5m/s,试求压降。又问空床流速达何值时，流化方才开始？此时压降

为何值？

解:20C空气：=1.205kg/m

♦,=1.81X103Pasu„,=O.00923d,,

2.7(-

06=0.00923X0.005

0.43(1200-1.205)0,97[(1.811X)3)0wX1.205"O6]=6.914m/s

ReP=0.005X6.914X1.205/(1.8110X

3)=2300查图:Fc=0.2,.,.unf=1.383m/s

当u=0.5m/s时，尚未流化，为固定床

p=36k*(1-)

2233223

Lu/dP=36：X5X1.81X10(l-0.4)X0.3X0.5/(0.005X0.4)=110Pa

当达到流化时：p=h0(l-)C-)g=O.3X(l-0.4)(1200-1.205)9.81X=2117Pa

习题解27

3,4-10—砂滤器在粗砂砾层上铺有厚750nlm的砂粒层，以过渡工业用水。砂砾的密度为2550kg/m

粒径为0.75mm,床层松密度为1400kg/m\今于过滤完毕后用14℃的水以0.02m/s的空床流速进行砂

粒层的返洗。问砂粒层在返洗时是否处于流化状态？

3:,

解：1-=1世0/2550=0.451水，=1.185X10Pas=1^00kg/mp

u,®0.00923X).00075

1.82(2550-1000)a97[(1.1851X)-3)088X1000°°6]=0.0047m/s

-3

Rep=0.00075X0.0047X1000/(1.1851X))=2.97不必校正

・・・u>u“「故处于流化态

4-11鲜豌豆近似为球形，其直径为6mm,密度为1080kg/m1拟于-20℃冷气流中进行流化冷冻。

旦

床在流化时的高度为0.3m,空隙率为0.4。冷冻进行时，空气速度等于临界速度的1.6倍。试估算：(1)

流化床的临界流化速度珈操作速度；(2)加过床层的压降。

rpas=L395kg/m：'解：(1)-20C空气,=1.62X10

umf=0.00923X).006

2.8(1080-1.395)097[(l.6210X:<),ISHX1.395°力=9.534m/s

Re,,=9.534X0.006X1.395/(1.6210X

3

AsPP_)=4926^FG=0.1,u„f=0.953m/s

0.44

或umf'=[O.006(1X080-1.395)9.>81/(24.51.刈95);=1.363m/s

操作速度u=l.6X1.363=2.18m/s

(2)p=hO(ljj(s-)g=0.3X(l-0.(1080-1.395)9.81X=1905Pa

心面粉随粒度为物而喘掰&为M啾如/m)当同样以20℃

空气来流化时，试分别求其流化速度的上、下限值，并作此散料和粉料流化操作的比较(比较u/uQ。

解：20c空气,=1.81X10-3Pas=1.205kg/m3

(1)小麦

u'*0.00923X).005

0.648(1260-1.205)0-97[(l.811X)3)0WX1.205°M]=7.4m/s

ReP=O.005X7.4X1.205/(1.8110X

")=2464凡=0.2,uof=7.4XO.2=1.48m/s

5.=1.45m/s或u,r=[0.305M1260-

1.205)9.>81/(24.51.X2O5)

~3

Rept=O.005X12.46X1.205/(1.8110X)=4148>10

00ut=1.74[0.005(1260-1.205)9.81Ml.205]

0.7=12.46m/sut/u,1=8.6

(2)面粉

5'=0.009230X0001o

83016.8(1400-1.205)p7[(1.81IX))0WiX1.205""=6.465X0*

冠德战缕觎0.OOCl^t.205/(1.8110X

Xut=O.0001

2(1400-1.g05)9.>81/(181X.81XW

3)=0.42m/sRcpl=0.0001X).42X1.205/(1.8110X七

A")%8d呼u“二。中/$4651UX

4T3试设计一低真空吸入式气力输送原料小麦的管路，并计算其压降损失。苞知管路甫垂直和水平

两段长度各为10m,中间有一90弯头，要求小麦的输唠:为5000kg/h。

解：取必=20瞥,R&*如gG/h=5000/(36006XXI.2自.193m。7s

d=(4qj/ua)=(4X0.193/20)=0.11m

B=K(0.0125+0.0011/d)=1.3(0.0125+0.0011/0.11)=0.C2925

水平管i=(30/u„)

0.44+0.2R，=(30/20严+0.2X6=2.425

垂直管2=250/(ua

3232

)+0.15R,=250/20+0.15X6=3.695取R/d=6,曲=0.5p=[(1+2)aL/d+abRjau.

72=[(2.425+3.695)0.02X925X10/0.11+0.56]XI.22<072=4626Pa

474某牛奶均质机在进行牛奶均质时，将牛奶脂肪球的平均滴径从3.5m减至1m,生产能力为

0.3X10

5

m7so试计算均质所需要的压降和功率。已知均质机的kl=500,m=2,牛奶表面张力为10'/m。

三500(3.5/1尸=6125又Wep=plldor,/

解：WCLLX

f=17.5X106PaApH=Wep/d0rs=10X6125/3.51X0

6

s=388.5WP=p,tXqv=17.5X10X2.22X10

习题解28

-7-七.

第九早

57对于水分含量不低于40舟的食品，且温度在0~100℃范围内时，其热扩散率可以用同温下水分

V/so和其他干物质的热扩散率的加权平均法来计算。根据经验，干物质的热扩散率约为88.5X10

根据此法，试计算牛肉的热扩散率。已知牛肉含蛋白质10%,磷脂6与,糖2%及少量多种无机盐，

其余为水分。

/P

2W/(mK),cp=4.183kJ/(kgK),=998.2kg/m;J

解：由附录查得20℃时水的=59.84为(r

.••水的热扩散率：axe一麻.8900

24.183X103X998.21.434X107m7s

牛肉的热扩散率为：a=wiai/wi

=[(0.10+0.06+0.02)88.>6X10

"0.82X1.434X107]/[0.10+0.06+0.02+0.82]=1.335X10.

k片/s

5-2燃烧炉的平面壁2由一整耐火砖与一层普通砖所砌成，两层的厚度均为100mm,操作稳定后测

得耐火砖内魅表面温度为700C,普通砖外壁表面温度为130℃,已知耐火碣的导热系数।为

1.8W/(m?K),普通砖的导热系数？为0.58W/(m?K),问耐火砖与普通砖的接触面的温度是多少？

2

解:q=(t1-t3)/(bl/l+b2/2)=(700-130)/(0.1/0.93+0.1/0.58)=2036W/m

Q=i(t「t2)/b12036=0.93X700-t2)/0.lt2=48rC

5-3在第1题中，如为在盘砖油外表面再敷上一层厚度为40mm的85%的氧化镁，以减少外壁面

的散热损失。氧化镁层的导热系数为0.081W/(m?K),操作稳定后测得耐火砖内壁表面温度为

740℃,氧化镁的外表面温度为90℃,问每小时每平方米堡面的热损失减少了多少？Z

解：q*=(t,-t()/(b/.+b^+baA)^740-90)/(0.1/0.93+0.1/0.58+0.04/0.081)=840W/m

q-q7q=(2036-840)/2036=0.5874即减少了58.74%

54某蒸失管外径为51mm,壁厚l.&nm,漕材热导率।为46W/(m?K),卡外包有厚度为30mm的

绝热材和绝热材泡的热卓索为O124a/(m?K),管子声表面温度为175℃,绝热层外表面温度

为45C,求每小时每米管长的散热损失。

解：1*尸0.024mr2=0.0255mr3=0.055m

2

;〔2，g29”「45：13.Wm47.C9<J/(h.m)

]1]1L11乙”10.8555

,,13Al0.45025In

11r；46n56.830169

nr2220.64955九九

1

A△X△

5-5某蒸汽管超卜⑥仃事总热翡评同超知剧目同的保温展。设外层的平均直径(按对数平均值计)

为内层的2倍，其热导率也为内层的2倍入若将两保温层对调，其它条件不变，问每米管长的热损

失将改变多少？A