食品工程原理練習(xí)題

1、傳熱練習(xí)題1、 某加熱器外面包了一層厚度為300mm的絕緣材料，該材料的熱導(dǎo)率為0.16W/(m·)，已測(cè)得該絕緣層外緣溫度為30，距加熱器外壁250mm處為75，試求加熱器外壁面的溫度為多少？2、 用套管換熱器將果汁從80冷卻到30，果汁比熱為3.18kJ/kg，流量為240kg/h。冷卻水與果汁呈逆流進(jìn)入換熱器，進(jìn)口和出口溫度分別為10和20，若傳熱系數(shù)為450W/m2，計(jì)算換熱面積和冷卻水用量。3、 在一內(nèi)管為25mm×2.5mm的套管式換熱器中，用水冷卻苯，冷卻水在管程流動(dòng)，入口溫度為290K，對(duì)流傳熱系數(shù)為850W/(m2·K)，殼程中流量為1.25kg

2、/s的苯與冷卻水逆流換熱，苯的進(jìn)、出口溫度分別為350K、300K，苯的對(duì)流傳熱系數(shù)為1700 W/(m2·K)，已知管壁的熱導(dǎo)率為45 W/(m·K)，苯的比熱容為cp=1.9 kJ/(kg·)，密度為=880kg/m3。忽略污垢熱阻。試求：在水溫不超過(guò)320K的最少冷卻水用量下，所需總管長(zhǎng)為多少（以外表面積計(jì)）？4、 在一單程列管式換熱器中，用130的飽和水蒸汽將36000kg/h的乙醇水溶液從25加熱到75。列管換熱器由90根25mm×2.5mm，長(zhǎng)3m的鋼管管束組成。乙醇水溶液走管程，飽和水蒸汽走殼程。已知鋼的熱導(dǎo)率為45W/(m·)，

3、乙醇水溶液在定性溫度下的密度為880kg/m3，粘度為1.2×103Pa·s，比熱為4.02kJ/(kg·)，熱導(dǎo)率（即導(dǎo)熱系數(shù)）為0.42W/(m·)，水蒸汽的冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)為104W/(m2·)，忽略污垢層熱阻及熱損失。試問(wèn)此換熱器是否能完成任務(wù)（即換熱器傳熱量能否滿足將乙醇水溶液從25加熱到75）？已知：管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式為，。干燥練習(xí)題5、 某物料在連續(xù)理想干燥器中進(jìn)行干燥。物料處理量為3600kg/h, 物料含水量由20%降到5%（均為濕基）。空氣初始溫度為20，濕度為0.005kg/kg絕干氣，空氣進(jìn)干燥器時(shí)溫度為100，

4、 出干燥器時(shí)溫度為40。試求：(1)空氣消耗量；(2)預(yù)熱器傳熱量。6、 在某干燥器中干燥砂糖晶體，處理量為100kg/h，要求將濕基含水量由40%減至5%。干燥介質(zhì)為干球溫度20，相對(duì)濕度15%的空氣，經(jīng)預(yù)熱器加熱至80后送至干燥器內(nèi)?？諝庠诟稍锲鲀?nèi)為等焓變化過(guò)程，空氣離開干燥器時(shí)溫度為30，總壓為101.3kPa。試求： 水分汽化量； 干燥產(chǎn)品量； 濕空氣的消耗量； 加熱器向空氣提供的熱量。（注：在常壓下，20時(shí)水的飽和蒸汽壓為2.335kPa）7、 在理想干燥器中，將某物料從含水量5%干燥到0.5%（均為濕基）。干燥器生產(chǎn)能力為1.5kg濕原料/s。27，濕度為0.007kg水/kg絕干

5、氣的新鮮空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱至100進(jìn)入干燥器，出干燥器時(shí)溫度為52。若干燥器的熱損失可忽略不計(jì)，試求絕干空氣消耗量及空氣離開干燥器時(shí)的濕度。8、 常壓下（Pa=101.3 kPa），將干球溫度為30 、濕度為0.010 kg/kg干氣的空氣，經(jīng)預(yù)熱器加熱后溫度升高至120 ，然后將加熱的空氣送入干燥器中干燥物料。干燥的過(guò)程可視為等焓干燥過(guò)程，當(dāng)空氣離開干燥器的時(shí)候相對(duì)濕度達(dá)到60%。 請(qǐng)將空氣從進(jìn)入預(yù)熱器到離開干燥器的整個(gè)過(guò)程在下面濕空氣的I-H圖上表示出來(lái)； 請(qǐng)根據(jù)第一問(wèn)所作的圖查出空氣離開干燥器時(shí)的干球溫度為 ，濕度為 kg/kg干氣； 請(qǐng)根據(jù)已知條件以及第二問(wèn)的結(jié)果計(jì)算出含100 kg絕干

6、空氣的新鮮空氣從進(jìn)入預(yù)熱器到離開干燥器的整個(gè)過(guò)程中空氣中增加的水分質(zhì)量為 kg蒸餾練習(xí)題9、 一常壓操作的連續(xù)精餾塔中分離某理想溶液，原料液組成為0.4，餾出液和釜?dú)堃航M成分別為0.95和0.05（均為輕組分的摩爾分?jǐn)?shù)），操作條件下，物系的相對(duì)揮發(fā)度2.0，若操作回流比R=1.5Rmin，泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂為全凝器。試計(jì)算提餾段操作線方程。10、 下圖是雙組分理想物系的溫度組成圖，物系從狀態(tài)點(diǎn)O開始依次變化至A、P、D、Q點(diǎn)，請(qǐng)寫出每個(gè)狀態(tài)點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的氣相和液相組成（注：若沒(méi)有則不必寫出）狀態(tài)點(diǎn)xyOAPDQ11、 用連續(xù)精餾塔每小時(shí)處理100kmol含苯40和甲苯60的混合液，要求餾出液中含苯90

7、，殘液中含苯1（組成均以kmol%計(jì)），試計(jì)算：2 餾出液和殘液各多少kmol/h 飽和液體進(jìn)料時(shí)，已估算出塔釜每小時(shí)汽化量為132kmol，問(wèn)回流比為多少12、某連續(xù)精餾塔，泡點(diǎn)進(jìn)料，已知操作線方程如下：精餾段：y=0.8x+0.172提餾段：試求：原料液、餾出液、釜液組成及回流比。沉降練習(xí)題13、 求密度為2360kg/m3，直徑為60微米的球形顆粒在常溫水中的沉降速度。14、 密度為2150kg/m3的煙灰球形顆粒在20空氣中層流沉降的最大顆粒直徑是多少。過(guò)濾練習(xí)題15、 BMS50/810-25型板框壓濾機(jī)，濾框尺寸為810 mm×810 mm×25 mm，共36個(gè)

8、框，現(xiàn)用來(lái)恒壓過(guò)濾某懸浮液。操作條件下的過(guò)濾常數(shù)為K=2.72×10-5 m2/s，qe=3.45×10-3 m3/m2，每濾出1 m3濾液的同時(shí)，生成0.148 m3的濾渣。求： 濾框充滿濾渣所需時(shí)間（min）； 若洗滌時(shí)間為過(guò)濾時(shí)間的2倍，輔助時(shí)間為15 min，其生產(chǎn)能力為多少？（生產(chǎn)能力以每小時(shí)獲得的濾液體積計(jì)）16、 用某板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾葡萄糖溶液，加入少量硅藻土作助濾劑。在過(guò)濾表100kPa下過(guò)濾2h，頭1h得濾液量為8m3。假設(shè)硅藻土是不可壓縮的，且忽略介質(zhì)阻力不計(jì)，試問(wèn)：2 在第2h內(nèi)可得多少濾液？ 過(guò)濾2h后用2m3清水（黏度與濾液相近）在同樣壓力下對(duì)濾餅進(jìn)

9、行橫穿洗滌，求洗滌時(shí)間。17、 某板框式壓濾機(jī)的過(guò)濾面積為0.2m2，在壓差下以恒壓操作過(guò)濾一種懸浮液，2小時(shí)后得濾液4m3，介質(zhì)阻力可略，濾餅不可壓縮，求：若過(guò)濾面積加倍，其他情況不變，可得多少濾液？若在原壓差下過(guò)濾4小時(shí)后用0.5m3的水洗滌濾餅，需多長(zhǎng)洗滌時(shí)間？蒸發(fā)練習(xí)題18、在單效真空蒸發(fā)器內(nèi)，每小時(shí)將1500kg牛奶從質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%濃縮到50%。已知進(jìn)料量的平均比熱容為3.90kJ/(kg·K)，溫度為80，加熱蒸汽表壓0.1MPa，出料溫度為60，蒸發(fā)器傳熱系數(shù)為1160 W/(m2·K)，熱損失為5%。試求 蒸發(fā)水量和成品量； 加熱蒸汽消耗量； 蒸發(fā)器傳熱面積

10、。19、在單效膜式蒸發(fā)器中，每小時(shí)將20噸15%的某水溶液連續(xù)濃縮到25%，原料液溫度為75，已知蒸發(fā)操作的平均壓強(qiáng)（絕壓）為50kPa（該壓強(qiáng)下飽和蒸汽的汽化潛熱為2304.5kJ/kg，飽和溫度為81.2）；加熱蒸汽壓強(qiáng)為196.2KPa（絕壓）（該壓強(qiáng)下飽和蒸汽溫度為119.6，汽化潛熱為2206kJ/kg）。若K為1000W/（m2. ），熱損失為總傳熱量的5%，傳熱溫度差損失為5.8。求：（1）蒸發(fā)器的傳熱面積S； （2）加熱蒸汽用量D。20、用一單效蒸發(fā)器將2500kg/h的某水溶液由10%濃縮到25%（均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），原料液比熱為3.9kJ/(kg·)。已知加熱蒸氣壓

11、力為200kPa（絕壓），蒸發(fā)室內(nèi)壓力為40kPa（真空度），假設(shè)溶液的沸點(diǎn)升高為5，熱損失為20kW。試計(jì)算進(jìn)料溫度為25時(shí)，加熱蒸汽消耗量。當(dāng)?shù)卮髿鈮喝?00kPa。流體輸送練習(xí)題20、用離心泵將20 的水從敞口貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。泵吸入與壓出管路直徑相同，均為76 mm×2.5 mm。水流經(jīng)吸入與壓出管路（不包括噴頭）的能量損失分別為Wf1=2u2及Wf2=10u2（J/kg），式中，u為水在管內(nèi)的流速。在操作條件下，泵入口真空度的讀數(shù)為26.6 kPa，噴頭處的壓力為98.1 kPa（表壓）。試求泵的有效功率（kW）。（20分）21、在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)定離心泵的

12、性能，吸入管與壓出管的內(nèi)徑分別為70mm和50mm。當(dāng)流量為30m3/h時(shí)，泵入口處真空表與出口處壓力表的讀數(shù)分別為40kPa和215kPa，兩測(cè)壓口間的垂直距離為0.4m，軸功率為3.45kW。試計(jì)算泵的壓頭與效率。160mz30m22、如圖所示，密度為800kg/m3、黏度為1.5mPa·s的液體，由敞口高位槽經(jīng)114mm×4mm的鋼管流入一密閉容器中，其壓力為0.16MPa（表壓），兩槽的液位恒定。液體在管內(nèi)的流速為1.5m/s，管路中閘閥為半開，管壁相對(duì)粗糙度/d=0.002，試計(jì)算兩槽液面的垂直距離。制冷23、有一立式、雙缸氨壓縮制冷機(jī)，其制冷量為Q0=4.186×105 kJ/h，其操作的蒸發(fā)溫度T0=-15，冷凝溫度Tk=25，過(guò)冷溫度Tu20。(1) 請(qǐng)?jiān)谙旅鍺H3的lg