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/(mC),已測得該絕緣層外緣溫度為 30C，距加熱器外壁250mm處 為75C，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 C冷卻到30 C，果汁比熱為C,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10C和20C，假設(shè)傳熱系數(shù)為450W/m2C，計(jì)算換熱面積和冷卻水用量。3、在一內(nèi)管為的套管式換熱器中，用水冷卻苯，冷卻水在管程流動，入口溫度為290K，對流傳熱系數(shù)為850W/(m2 K)，殼程中流量為的苯與冷卻水逆流 換熱，苯的進(jìn)、出口溫度分別為350K、

2、300K，苯的對流傳熱系數(shù)為 1700W/(m2 K)，管壁的熱導(dǎo)率為45 W/(m K)，苯的比熱容為cp=1.9 kJ/(kg C )， 密度為尸880kg/m3。忽略污垢熱阻。試求：在水溫不超過 320K的最少冷卻 水用量下，所需總管長為多少以外外表積計(jì)？4、 在一單程列管式換熱器中，用130C的飽和水蒸汽將36000kg/h的乙醇水溶 液從25 C加熱到75 C。列管換熱器由90根25m材，長3m的鋼管管束組 成。乙醇水溶液走管程， 飽和水蒸汽走殼程。 鋼的熱導(dǎo)率為 45W/(m C )， 乙醇水溶液在定性溫度下的密度為880kg/m3,粘度為1.2 x HJPa s,比熱為4.02k

3、J/(kgC )，熱導(dǎo)率即導(dǎo)熱系數(shù)為 0.42W/(m C )，水蒸汽的冷凝時(shí)的 對流傳熱系數(shù)為104W/(m2 C)，忽略污垢層熱阻及熱損失。試問此換熱器是 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 C加熱到75C？：管內(nèi)對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式為 0.023( /d)Re0.8 Pr0.4， Pr Cp / 。 枯燥練習(xí)題5、 某物料在連續(xù)理想枯燥器中進(jìn)行枯燥。物料處理量為3600kg/h, 物料含水量 由20%降到5%均為濕基?？諝獬跏紲囟葹?0C，濕度為絕干氣，空氣進(jìn) 枯燥器時(shí)溫度為100C，出枯燥器時(shí)溫度為40C。試求：空氣消耗量； 預(yù)熱器傳熱量。6、 在某枯燥器中枯燥砂糖晶體

4、，處理量為100kg/h，要求將濕基含水量由40% 減至5%?？菰锝橘|(zhì)為干球溫度20C，相對濕度15%的空氣，經(jīng)預(yù)熱器加熱 至80C后送至枯燥器內(nèi)?？諝庠诳菰锲鲀?nèi)為等焓變化過程，空氣離開枯燥器 時(shí)溫度為30C，總壓為。試求： 水分汽化量； 枯燥產(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，20C時(shí)水的飽 和蒸汽壓為7、 在理想枯燥器中，將某物料從含水量 5%枯燥到0.5%均為濕基?？菰锲魃?產(chǎn)能力為濕原料/s。27C，濕度為水/kg絕干氣的新鮮空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱至 100C 進(jìn)入枯燥器，出枯燥器時(shí)溫度為52C。假設(shè)枯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枯燥

5、器時(shí)的濕度。8、常壓下Pa=101.3 kPa，將干球溫度為30 C、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 C,然后將加熱的空氣送入枯燥器中干 燥物料。枯燥的過程可視為等焓枯燥過程，當(dāng)空氣離開枯燥器的時(shí)候相對濕 度到達(dá)60%。請將空氣從進(jìn)入預(yù)熱器到離開枯燥器的整個(gè)過程在下面濕空氣的I-H圖上表示出來；請根據(jù)第一問所作的圖查出空氣離開枯燥器時(shí)的干球溫度為 C,濕度為kg/kg干氣；請根據(jù)條件以及第二問的結(jié)果計(jì)算出含 100 kg絕干空氣的新鮮空氣從進(jìn) 入預(yù)熱器到離開枯燥器的整個(gè)過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)精餾塔中別離某理想溶

6、液，原料液組成為，餾出液和釜?dú)堃航M成分別為和均為輕組分的摩爾分?jǐn)?shù)，操作條件下，物系的相對揮發(fā)度 a=，假設(shè)操作回流比，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、以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)，請寫出每個(gè)狀態(tài)點(diǎn)下對應(yīng)的氣相和液相組成注：假設(shè) 沒有那么不必寫出狀態(tài)點(diǎn)xyOAPDQ11、用連續(xù)精餾塔每小時(shí)處理lOOkmol含苯40%和甲苯60%的混合液，要求 餾出液中含苯90%，殘液中含苯1%組成均以kmol%計(jì)，試計(jì)算：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，問回流比為多少12、某連續(xù)精

7、餾塔，泡點(diǎn)進(jìn)料，操作線方程如下：精餾段：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20C空氣中層流沉降的最大顆粒直 徑是多少。過濾練習(xí)題15、BMS50/810-25型板框壓濾機(jī)，濾框尺寸為 810 mmX 810 mmX 25 mm共36個(gè)框，現(xiàn)用來恒壓過濾某懸浮液。操作條件下的過濾常數(shù)為K=2.72 X 10m2/s，qe=3.45 X 10m3/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 假設(shè)洗滌時(shí)

8、間為過濾時(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、用某板框過濾機(jī)過濾葡萄糖溶液，參加少量硅藻土作助濾劑。在過濾表 100kPa下過濾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： 在第 2h 內(nèi)可得多少濾液？ 過濾2h后用2m3清水黏度與濾液相近在同樣壓力下對濾餅進(jìn)行橫穿洗滌， 求洗滌時(shí)間。17、某板框式壓濾機(jī)的過濾面積為 2,在壓差p 1.5atm下以恒壓操作過濾 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： 假設(shè)過濾面積加倍，其他情況不變，可得多少濾液？假設(shè)在原壓差下過濾 4 小時(shí)后

9、用 3的水洗滌濾餅，需多長洗滌時(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%。 進(jìn)料量的平均比熱容為3.90kJ/(kgK),溫度為80C，加熱蒸汽表壓，出料 溫度為60C，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。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75C，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，飽和溫度為C；加熱蒸汽壓強(qiáng)為絕壓該壓強(qiáng)下飽和蒸汽 溫度為C，汽化潛熱為2206kJ/kg。

10、假設(shè)K為1000W/ : m2. C，熱損失為總傳 熱量的5%,傳熱溫度差損失為C。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 數(shù)，原料液比熱為3.9kJ/(kgC )。加熱蒸氣壓力為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5C,熱損失為20kW。試 計(jì)算進(jìn)料溫度為25C時(shí)，加熱蒸汽消耗量。當(dāng)?shù)卮髿鈮喝?100kPa=流體輸送練習(xí)題20、用離心泵將20 C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 mrnK 2.5 m

11、m。水流經(jīng)吸入與壓出管路不 包括噴頭的能量損失分別為 3Wfi=2u2及JWf2=10iPJ/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)速下測定離心泵的性能，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,兩測壓口間的垂直距離為，軸功率為。試計(jì)算泵的壓頭與效率。22、如以下圖，密度為800kg/m3、黏度為s的液體，由敞口高位槽經(jīng) 114mrK 4mm 的鋼管流入一密閉容器中，其壓力為表壓，兩槽的液位恒定。液體在管內(nèi)的 流速為，管路中閘閥為半開，管壁相對粗糙度& /d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Qo=4.186 x1(kJ/h,其操作的蒸 發(fā)溫度To=-15C ,冷凝溫度Tk=+ 25C ,過冷溫度Tu= + 20C。(1)請?jiān)谙旅鍺Hs 的lgp-h圖上作出制冷循環(huán)示意圖； 壓縮機(jī)的總效率為70%,計(jì)算：單 位制冷量；制冷劑循環(huán)量；制冷劑放熱量；壓縮機(jī)消耗的理論功率和實(shí)際功率； 理論制冷因系數(shù)&和實(shí)際制冷因系數(shù)Co24、蒸發(fā)溫度-15C，冷凝溫度為+30C,過冷