食品工程原理復(fù)習(xí)題及答案

1、食工原理復(fù)習(xí)題及答案一、填空題：1. 圓管中有常溫下的水流動(dòng),管內(nèi)徑d=100mm,測(cè)得其中的質(zhì)量流量為15.7kg.s-1,其體積流量為_.平均流速為_。 *答案* 0.0157m3.s-1 2.0m.s-12. 流體在圓形管道中作層流流動(dòng),如果只將流速增加一倍,則阻力損失為原來的_倍; 如果只將管徑增加一倍,流速不變,則阻力損失為原來的_倍。 *答案* 2； 1/43. 離心泵的流量常用調(diào)節(jié)。 *答案* 出口閥4.（3分） 題號(hào)2005 第2章 知識(shí)點(diǎn) 100 難度 容易 某輸水的水泵系統(tǒng),經(jīng)管路計(jì)算得,需泵提供的壓頭為He=25m水柱,輸水量為20kg.s-1,則泵的有效功率為_. *答

2、案* 4905w5. 用飽和水蒸汽加熱空氣時(shí)，換熱管的壁溫接近_的溫度，而傳熱系數(shù)K值接近_的對(duì)流傳熱系數(shù)。 *答案* 飽和水蒸汽； 空氣6. 實(shí)現(xiàn)傳熱過程的設(shè)備主要有如下三種類型_、_、_. *答案* 間壁式 蓄熱式 直接混合式7. 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器又稱_。由于中央循環(huán)管的截面積_。使其內(nèi)單位容積的溶液所占有的傳熱面積比其它加熱管內(nèi)溶液占有的_，因此，溶液在中央循環(huán)管和加熱管內(nèi)受熱不同而引起密度差異，形成溶液的_循環(huán)。 *答案* 標(biāo)準(zhǔn)式 ， 較大 ， 要小 ， 自然8. 圓管中有常溫下的水流動(dòng),管內(nèi)徑d=100mm,測(cè)得中的體積流量為0.022m3.s-1,質(zhì)量流量為_,平均流速為_。 *

3、答案* 22kg.s-1 ; 2.8m.s-19. 球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時(shí)，勻速沉降的條件是_ 。滯流沉降時(shí)，其阻力系數(shù)=_. *答案* 粒子所受合力的代數(shù)和為零 24/ Rep10. 某大型化工容器的外層包上隔熱層,以減少熱損失,若容器外表溫度為500, 而外層包上隔熱層表面溫度為20, 采用某隔熱材料,其厚度為240mm,=0.57w.m-1.K-1,此時(shí)單位面積的熱損失為_。(注:大型容器可視為平壁) *答案* 1140w11. 非結(jié)合水份是。 *答案* 主要以機(jī)械方式與物料相結(jié)合的水份。 12. 設(shè)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑為1m，轉(zhuǎn)速n=600 轉(zhuǎn).min-1，則在其中沉降的同一微粒，比在重

4、力沉降器內(nèi)沉降的速度快_倍。 *答案* 20113. 在以下熱交換器中, 管內(nèi)為熱氣體,套管用冷水冷卻,請(qǐng)?jiān)谙聢D標(biāo)明逆流和并流時(shí),冷熱流體的流向。 *答案* 略14. 用冷卻水將一定量的熱流體由100冷卻到40，冷卻水初溫為15，在設(shè)計(jì)列管式換熱器時(shí)，采用兩種方案比較，方案是令冷卻水終溫為30，方案是令冷卻水終溫為35，則用水量 WIWII，所需傳熱面積AIAII。（大于，等于，小于） *答案* 大于， 小于15. 多效蒸發(fā)的原理是利用減壓的方法使后一效的蒸發(fā)壓力和溶液的沸點(diǎn)較前一效的_，以使前一效引出的_作后一效_，以實(shí)現(xiàn)_再利用。 *答案* 為低、 二次蒸汽、 加熱用、 二次蒸汽16. 物

5、料干燥時(shí)的臨界水份是指；它比物料的結(jié)合水份。 *答案* 由恒速干燥轉(zhuǎn)到降速階段的臨界點(diǎn)時(shí)，物料中的含水率; 大17. 如右圖所示：已知,水=1000kg.m-3,空氣=1.29kg.m-3,R=51mm,則p=_ N.m-2,=_（兩測(cè)壓點(diǎn)A.B間位差不計(jì)）本題目有題圖：titu141.bmp *答案* 500； 118. 板框壓濾機(jī)主要由_，三種板按 _的順序排列組成。 *答案* 濾板、濾框、主梁（或支架）壓緊裝置等組成 12321232119. 去除水份時(shí)固體收縮最嚴(yán)重的影響是_，因而降低了干燥速率。 *答案* 在表面產(chǎn)生一種液體水與蒸汽不易滲透的硬層。20. 多效蒸發(fā)的原理是利用減壓的方

6、法使后一效的蒸發(fā)壓力和溶液的沸點(diǎn)較前一效的_，以使前一效引出的_作后一效_，以實(shí)現(xiàn)_再利用。 *答案* 為低、 二次蒸汽、 加熱用、 二次蒸汽21. 恒定的干燥條件是指空氣的、以及都不變。 *答案* 濕度、溫度、速度 與物料接觸的狀況22. 物料的臨界含水量的大小與_等因素有關(guān)。 *答案* 物料的性質(zhì)，厚度和恒速干燥速度的大小二、選擇題：1. 當(dāng)離心泵內(nèi)充滿空氣時(shí)，將發(fā)生氣縛現(xiàn)象，這是因?yàn)? ) A. 氣體的粘度太小 B. 氣體的密度太小 C. 氣體比液體更容易起漩渦 D. 氣體破壞了液體的連續(xù)性 *答案* B.2. 降膜式蒸發(fā)器內(nèi)溶液是（ ）流動(dòng)的。 A. 自然循環(huán)； B. 強(qiáng)制循環(huán)； C.

7、 不循環(huán) *答案* C3. 當(dāng)空氣的t=t=t時(shí)，說明空氣的相對(duì)濕度（ ）。 A. =100% ； B. 100% ； C. 100% *答案* A4. 如圖，U形管壓差計(jì)測(cè)得：( )。 A. A.B間的阻力損失 B. A.B間的壓強(qiáng)差 C. A.B間的位頭差加阻力損失 D. A.B間位頭差本題目有題圖：titu014.bmp *答案* A5. 用離心泵從河中抽水，當(dāng)河面水位下降時(shí)，泵提供的流量減少了，其原因是（ ）。 A. 發(fā)生了氣縛現(xiàn)象 B. 泵特性曲線變了 C. 管路特性曲線變了 *答案* C6. 穩(wěn)定傳熱是指?jìng)鳠嵯到y(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度（ ）。 A. 既隨時(shí)間而變，又隨位置而變 B.只隨位置而

8、變，但不隨時(shí)間而變 C. 只隨時(shí)間而變，但不隨位而變。 *答案* B7. 在干燥流程中，濕空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后，其溫度（ ），相對(duì)濕度（ ）。 A. 升高； B. 降低； C. 不變 *答案* A、 B8. 干燥器進(jìn)口的溫度計(jì)最小分度是 0.1，下面是同一溫度時(shí)的幾種記錄，哪一種是正確的( )。 A. 75; B. 75.0; C. 75.014; D. 74.98。 *答案* D9. 下圖中高位槽液面保持恒定， 液體以一定流量流經(jīng)管路，ab與cd兩段長(zhǎng)度相等，管徑與管壁粗糙度相同，則( )。（1）U形壓差計(jì)讀數(shù) A. Rab Rcd B. Rab Rcd C. Rab Rcd D. 不定（2）

9、液體通過ab與cd段能量損失_。 A. hab hcd B. hab hcd C. hab hcd D. 不定（3） ab與cd兩段壓差_。 A. PabPcd B. PabPcd C. PabPcd D. 不定（4） R值表示_。 A. ab段的壓差值 B. ab段位能變化 C. ab段流動(dòng)能量損失 D. ab段壓差值及流動(dòng)能量損失本題目有題圖：titu012.bmp *答案* （1） B. （2） B. （3） C. （4） C. 本題 habR1（s）/ habhcd R2（s ）/ R1R2 Pcd /hcd R1（）/ Pab /R2（s）/10. 由于泵內(nèi)存有氣體，啟動(dòng)離心泵而不能

10、送液的現(xiàn)象，稱為 （ ）現(xiàn)象。 A. 氣蝕 B. 氣縛 C. 喘振 *答案* B11. 一臺(tái)試驗(yàn)用離心泵，開動(dòng)不久，泵入口處的真空度逐漸降低為零，泵出口處的壓力表也逐漸降低為零，此時(shí)離心泵完全打不出水。發(fā)生故障的原因是( ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 壓出管路堵塞 D. 吸入管路漏氣 *答案* D.12. 多效蒸發(fā)中，由于溫度差損失的影響，效數(shù)越多，溫度差損失越大，分配到每效的有效溫度差就（ ）。 A. 越??； B. 越大； C. 不變 *答案* A13. 已知物料的臨界含水量為0.2kg水.kg-1 絕干料，空氣的干球溫度為t ， 濕球溫度為 tm，露點(diǎn)為td ，現(xiàn)將該物料自

11、初始含水量X1=0.45 kg水.kg-1絕干料干燥至X2=0.1kg 水.kg-1絕干料，則在干燥末了時(shí)物料表面溫度表：( )。 A. t表 >tm; B. t表 =td; C. t表 =tm ; D. t表 =t。 *答案* A14. 往復(fù)壓縮機(jī)的最大壓縮比是容積系數(shù)（ ）時(shí)的壓縮比。 A. 最大 B. 最小 C. 為零 *答案* C15. 離心機(jī)的分離因數(shù)愈大，表明它的分離能力愈（ ）。 A. 差； B. 強(qiáng)； C. 低 *答案* B 三、判斷題：1. 食品工程單元操作是一種物理操作,只改變物質(zhì)的物理性質(zhì)而不改變其化學(xué)性質(zhì)。（ ） *答案* 2. 當(dāng)空氣狀態(tài)一定時(shí)，可用物料的結(jié)合水

12、分來判斷干燥能否進(jìn)行的最大限度。（ ） *答案* ×3. 相對(duì)濕度值大小可以反映空氣的吸水汽的能力。若值大時(shí)，表示此空氣吸水汽的能力強(qiáng)。（ ） *答案* ×4. 壓縮機(jī)的余隙大小與其生產(chǎn)能力有關(guān)（ ）。故余隙宜大（ ）。 *答案* ×5. 板框壓濾機(jī)采用橫穿法洗滌時(shí)，若洗滌壓差=最終過濾壓差，洗滌液粘度=濾液粘度，則其洗滌速率=1/4過濾終了速率。（ ） *答案* 6. 由溶液沸點(diǎn)造成溫度差損失等于溶液的沸點(diǎn)與相同壓力下水的沸點(diǎn)之差。（ ） *答案* 7. 物料的臨界含水量是劃分等速干燥和降速干燥階段的分界點(diǎn)。 ( ) *答案* 8. 板框壓濾機(jī)的洗滌速率等于過濾

13、未了時(shí)的速率。（ ） *答案* ×9. 在多效蒸發(fā)操作中，后一效蒸發(fā)器的加熱室就相當(dāng)于前一效的蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽的冷凝器。（ ） *答案* 10.（2分） 題號(hào)8165 第8章 知識(shí)點(diǎn) 400 難度 容易 廂式干燥器的傳熱方式是熱傳導(dǎo)。（ ） *答案* ×11. 流體流動(dòng)狀態(tài)的判斷依據(jù)是雷諾數(shù)Re。（ ） *答案* 12. 額外蒸汽的抽出其目的提高整個(gè)裝置的經(jīng)濟(jì)程度。( ) *答案* 13. 當(dāng)空氣狀態(tài)一定時(shí)，可用物料的結(jié)合水分來判斷干燥能否進(jìn)行的最大限度。（ ） *答案* ×四、問答題：1. 影響重力沉降速度的主要因素是什么？為了增大沉降速度以提高除塵器的生產(chǎn)

14、能力，你認(rèn)為可以采取什么措施？ *答案* 由重力沉降式Ut=dp2 (s-)g/(18)可見，影響重力沉降速度Ut的主要是dp和（Utdp，Ut 1/，為提高Ut，在條件允許的情況下，可用濕法增大顆粒直徑。這樣可大大增大Ut，較可行的辦法是讓含塵氣體先冷卻，使其粘度下降，也可使Ut增大。2. 說明列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)。 *答案* 由殼體、管束、管板、封頭等組成。 3. 蒸發(fā)與加熱操作相比，有何特點(diǎn)？ *答案* （1）蒸發(fā)的料液是溶有不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液，在相同壓力下，其沸點(diǎn)比純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)高，溶液濃度愈大，影響愈顯著。 （2）蒸發(fā)時(shí)，要汽化大量溶劑，所以耗汽量大。 （3）蒸發(fā)的溶液本身具有某些特

15、性，如熱敏性，伴有結(jié)晶產(chǎn)生等，也會(huì)給蒸發(fā)過程帶來一定的影響。4. 多效蒸發(fā)中，“最后一效的操作壓強(qiáng)是由后面的冷凝能力確定的。”這種說法是否正確？冷凝器后使用真空泵的目的是什么？ *答案* 不對(duì)。蒸發(fā)室的操作壓強(qiáng)是根據(jù)工藝操作要求，料液的特性，經(jīng)濟(jì)效果等應(yīng)方面而定的。最后一效操作壓強(qiáng)是由后面冷凝器的真空度確定的，真空度太高時(shí)，導(dǎo)致冷凝器的T*太低，冷凝困難，這是決定最后一效的操作壓強(qiáng)時(shí)應(yīng)考濾的。 使用真空泵的目的是排除凝性氣體，維持蒸發(fā)器內(nèi)要求的真空度。5. 如圖所示的2B31型離心泵裝置中，你認(rèn)為有哪些錯(cuò)誤？并說明原因。本題目有題圖：TITU157.bmp *答案* 圖中錯(cuò)誤有：1）無(wú)底閥，無(wú)

16、法灌液且易堵塞；2）安裝高度15m過高，因常壓下送水理論上最大的吸上高度為10.33m而實(shí)際由于存在阻力，不可能達(dá)到如此高度；3）吸入管徑比排出管徑小，因流速增大而引起損失能量增大易發(fā)生氣蝕在現(xiàn)象；4）葉輪反轉(zhuǎn)；無(wú)法排液；6. 有一高溫爐，爐內(nèi)溫度高達(dá)1000以上，爐內(nèi)有燃燒氣體和被加熱物體，試定性分析從爐內(nèi)向外界大氣傳熱的傳熱過程。本題目有題圖：titu185.bmp *答案* 爐內(nèi)以對(duì)流和輻射并聯(lián)聯(lián)合傳熱，將熱量傳給爐的內(nèi)壁面。在爐壁內(nèi)通過傳導(dǎo)傳熱，將熱量以爐的內(nèi)壁面?zhèn)鞯綘t的外壁面，它與爐內(nèi)對(duì)流與輻射傳熱相串聯(lián)。爐外通過對(duì)流與輻射并聯(lián)聯(lián)合傳熱，將熱量從爐的外壁面?zhèn)鞯酱髿庵?，它與爐壁內(nèi)的傳導(dǎo)

17、傳熱相串聯(lián)，所以該傳熱過程的特點(diǎn)是：（1）傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射三種傳熱方式同時(shí)存在；（2）并聯(lián)、串聯(lián)的聯(lián)合傳熱同時(shí)存在。7. 工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)溶液的濃縮，為何采用真空蒸發(fā)？*答案* 因?yàn)椋海?）加熱蒸汽壓力相同時(shí)，真空蒸發(fā)時(shí)溶液的沸點(diǎn)較低，則有效溫度差較大，可使傳熱面積A減小。 （2）真空蒸發(fā)，可蒸發(fā)不耐高溫的溶液。 （3）真空蒸發(fā)，可利用低壓蒸汽或廢汽作加熱劑， （4）真空蒸發(fā)時(shí)，由于溶液沸點(diǎn)低，設(shè)備的熱損失小。五、計(jì)算題：1. 用離心泵經(jīng)57×3.5mm的鋼管, 將敞口貯槽內(nèi)的有機(jī)溶劑(密度為800kg.m-3,粘度為20cp)輸送到反應(yīng)器中。設(shè)貯槽內(nèi)的液面離反應(yīng)器內(nèi)的液面高度保持16m

18、，見附圖。已知鋼管總長(zhǎng)度(包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度) 為25m，反應(yīng)器內(nèi)的壓力恒定為4×98100 Pa(表壓) ,有機(jī)溶液輸送量為6m3.h-1,試確定泵提供的壓頭。本題目有題圖：titu027.bmp *答案* 取敞口貯槽液面為1-1截面，反應(yīng)器內(nèi)液面為2-2截面，在1-1與2-2截面間列柏努利方程，并以1-1截面為基準(zhǔn)面：gZ1+(u12 /2) +(p1 /)+W = gZ2 +(u 22 /2)+(p2 /)+hfW=(Z2 Z 1 )g+(u 22-u12 )/2+(p2 p1 )/+hfhf =(l+le )/d(u 22 /2) u=(6/3600)/(/4)×

19、0.05 2 =0.8488m.s-1 u 1u 20 Z 1 =0Re=du/=0.05×0.8488×800/ (2 0×10-3 ) =1697.6<2000則=64/Re=64/1697.6=0.0377hf =0.0377×(25/0.05)×(0.84882 /2)=6.7904J.kg-1 故W=16×9.81+4×98100/800+6.79=654J.kg-1 H=W/g=66.7 m 2. 20的水以2.5m.s-1的流速流經(jīng)38×2.5mm的水平鋼管，此管以錐形管與另一53×3

20、mm的水平鋼管相連，如圖所示。在錐形管兩側(cè)A.B處各插入一垂直玻璃管，以觀察兩截面的壓強(qiáng)。若水流經(jīng)A.B兩截面間的能量損失為1.5J.kg-1,求兩玻璃管的水面差（以mm表示）,并在附圖上畫出兩玻璃管中水面的相對(duì)位置。本題目有題圖：titu164.bmp *答案* 按連續(xù)性方程：uB =uA（d 2 A /d B 2）=2.5(0.0332 / 0.0472) =1.23m.s-1 由柏式知：R=(P A -P B)/(g)=u B2/2g u A2/2g+Lf =1.232 /2g 2.52 /2g +1.5 = -0.087m=-87mm 負(fù)號(hào) P BP A3. 密度為1200kg.m-3

21、 的鹽水，以25m3.h-1的流量流過內(nèi)徑為75mm的無(wú)縫鋼管。兩液面間的垂直距離為25m，鋼管總長(zhǎng)為120m，管件、閥門等的局部阻力為鋼管阻力的25。試求泵的軸功率。假設(shè)：（1）摩擦系數(shù)0.03；（2）泵的效率0.6 *答案* Z1+(u12 /2g) +(p1 /g)+He =Z2 +(u 22 /2g) + (p2 /g)+Hf u 1u 20 ; Z 1 =0 ; u 1u 20 Z 2 =25 m ; p1p2 HeZ 2 Hf 25Hf Hf （×/d×2 /2）×1.25 /A25/（3600×0.785×（0.07 5）2） 1

22、.573m.s-1 H（0.03×120/0.075×1.5732 /（2×9.81）×1.25 7.567m鹽水柱 He257.56732.567m Ne Qe He /10225×32.567×1200 /（3600×102） 2.66kw N軸Ne /2.66/0.64.43kw4. 某臺(tái)離心泵銘牌上列出的性能為：Q=1125m3/h,H=2116m,=66.5%,Hsp=6.4m，配套電機(jī)功率N電=2.2kw。今欲用它來將密度為1400 kg.m-3 的20液體（其它物性與水相近），從貯槽內(nèi)送到某一高位槽中，要求的輸

23、送量為32t / h ,輸送流程如圖示，若已知吸入管路和壓出管路的阻力分別為1m和4m。試求：（1）此泵能否適用于此輸送流程？（2）圖中所示的吸上高度是否恰當(dāng)？（吸上管路動(dòng)壓頭可略）（3）此泵配套的電機(jī)要不要更換？本題目有題圖：titu192.bmp *答案* （1）求此泵能否適用？已知：=1400 kg.m-3Qe =32×1000/1400=22.86m3 .h(Q=1125m3 / h)He =Zp/gu2 /2gHf =1200(14)=17m (H=2116m)因Q、H均在使用范圍內(nèi)，故適用（2）驗(yàn)吸液高度H安 H安=Hsp -u2/2g-Hf吸已知：u2 / 2g=0 ;

24、H吸=1m ；Hsp =6.4m而Hsp=Hs×水/=6.4×1000/1400=4.57mH安=4.57-1=3.57m > 2m故吸液高度合適。(2)驗(yàn)電機(jī) N電 Ne 而Ne =QeHe/102=22.86×17×1400/102×0.665×3600 =2.23kw即N電 2.23 kw 2.2kw故原配電機(jī)要更換5. 現(xiàn)要設(shè)計(jì)一降塵室來凈制氣體，要求降塵室的最大生產(chǎn)能力為1500標(biāo)準(zhǔn)m3/h ，近似常壓的含塵氣體。氣體的溫度為50，粘度為2×10-5pa.s ，密度為1.5kg/m3，而層粒的密度為3500k

25、g.m-3，最小直徑為10m，沉降過程服從斯托克斯定律，試求：(1)降塵室的面積為多少m2 ？(取整數(shù))(2)若此降塵室只允許做成寬4m，高2m，那么此降塵室的最小長(zhǎng)度為多少m？ (3)如果廠房面積有限，要求降塵室的長(zhǎng)度為你所計(jì)算出的最小長(zhǎng)度的一半，你認(rèn)為座采取什么措施來完成此任務(wù)？ *答案* (1)求AUt =(10×10-6) 2 (35001.5)×9.81 /(18×2×10-5 ) =9.53×10-3 m.s-1V=V標(biāo)T/T標(biāo)=1500×(50+273)/273=1774.73m3/h A=V/Ut =(1774.73/

26、3600)/(9.53×10-3)=52m2(2)求L L=(A/b)=(52/4)=13m(3)當(dāng)長(zhǎng)度縮小一半時(shí)，為完成此生產(chǎn)任務(wù)，可在降塵室中間加一隔板。6.某燃燒爐的平壁由耐火磚（=1.05w.m-1.K-1）,絕熱磚（=0.15w.m-1.K-1）和普通磚(=0.8w.m-1.K-1 )三種材料組成。已知耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為1273K，耐火磚與絕熱磚接觸面溫度1213K，絕熱磚與普通磚接觸溫度411K；普通磚厚230mm，設(shè)為穩(wěn)定熱傳導(dǎo)，問：(1)耐火磚和絕熱磚應(yīng)砌多厚才能保證熱損失不超過274w.m2 (2）普通磚的外側(cè)溫度為多少？ *答案* 耐=耐×t耐/Q=1.0

27、5(1273-1213)/274=0.2299m絕=絕×t絕/Q=0.15(1213-411)/274=0.4391mt普=Q×普/普=274×0.23/0.8=78.78K411-t外=78.78t外=332.2K7. 某車間有一臺(tái)換熱面積（以外表面積計(jì)）為2.5 m2 的單程列管換熱器。用180的熱廢氣預(yù)熱輕油, 輕油走管外,其流量為200kg.h-1,比熱為2kJ.kg-1.K-1 ,溫度由30升至80。輕油與熱氣體作逆流流動(dòng)。熱廢氣出口溫度為70。求：換熱器的熱負(fù)荷和傳熱系數(shù)。 *答案* A2.5m2 , Cp2kJ.kg-1.K-1 tm （(180-8

28、0)-(70-30)）/(100/40) 65.5 Q200×2×(80-30)20000kJ.h-1 QKAtm K20000/(65.5×2.5)122.2kJ.m-2.K-1.h-1=34.m-2.K-18. 在單效真空蒸發(fā)器中，將流量為10000kg.h-1 的某水溶液從10%連續(xù)濃縮至50%。原料液溫度為31。估計(jì)溶液沸點(diǎn)升高為7，蒸發(fā)室的絕對(duì)壓強(qiáng)為0.2kgf.cm-2。加熱蒸汽壓強(qiáng)為2kgf.cm-2（絕壓），其冷凝水出口溫度為79。假設(shè)總傳熱系數(shù)為1000 w.m-2.K-1，熱損失可忽略。試求加熱蒸消耗量和蒸發(fā)器的傳熱面積。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?kgf.

29、cm-2。已知0.2kgf.cm-2時(shí)蒸汽飽和溫度為59.7，汽化潛熱為2356kJ.kg-1及焓2605.45kJ.kg-1；2kgf.cm-2時(shí)蒸汽飽和溫度為119.6，汽化潛熱為2206kJ.kg-1及焓為2708 kJ.kg-1。 *答案* 溶液沸點(diǎn)t1=T +=59.7+7=66.7 蒸發(fā)量W=F(1(X0/X1 )=10000(1(0.1/0.5) =8000kg.h-1 溶液的比熱Cp=4.187(1X0)=4.187×(10.1) =3.77kJ.kg-1.K-1 由蒸發(fā)器的熱量衡算式知： Q=F Cp(t1t0)+wr+Q損 =10000×3.77

30、5;(66.731)+8000×2356 =20193890 kJ*h-1 =5609414 w 由傳熱速率方程式知傳熱面積為： A=Q/K(Tt)=5609414 /1000×(119.666.7)=106 m2 加熱蒸汽量D=Q/r =20193890 /2206 =9154 kg.h-19. 現(xiàn)采用某單效真空蒸發(fā)器來濃縮某水溶液。已知進(jìn)料量為10t.h-1，料液從15%濃縮至濃度為60%（均為質(zhì)量%），沸點(diǎn)進(jìn)料；加熱蒸汽壓力為300kN.m-2（絕壓）；冷凝水在飽和溫度下排出；冷凝器內(nèi)的真空度為610mmHg，各項(xiàng)溫度差損失分別為=2.5，=3.5，''

31、;'=1；熱損失為加熱蒸汽放出熱量的5%，傳熱系數(shù)K=2500w.m-2.K-1，試：（1）估算單位蒸汽耗量為多少？（2）估算蒸發(fā)器的傳熱面積為多少m2？（3）若產(chǎn)品濃度達(dá)不到要求，你認(rèn)為可采取什么措施？ 附：飽和水蒸汽性質(zhì) 壓力kN.m-2 溫度 汽化潛熱 kJ.kg-1 20 60.1 2454.9 30 66.5 2333.7 101.3 100 2258.4 300 133.3 2168.1 401.3 143.5 2138.1設(shè)：當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3kN.m-2 *答案* （1）求D / w D =w×r+F×Cp(t1 t0 )+QL /r 沸點(diǎn)進(jìn)料t

32、1=t0 ，且QL =0.05D×r D / w = r/ 0.95 r , W=F(1-X0 /X1 )=10×102 (1-15/60)=7500kg.h-1 由P =300kN.m-2 ，查表得r =2168.1kJ.kg-1 ， T =133.3 P' =(760-610)×101.3/760=20kN.m2 , 查表得T冷=60.1，此冷凝器中二此蒸汽冷凝溫度, 而T'=T' +'''=60.1+1=61.1，查表得r=2351.6kJ.kg-1 D / W=2351.6/(0.95×2168.1

33、)=1.142 （2）求A A=Q/（k×tm ）=(D ×r )/k(T t1 ) 而t1 =T ' +'+''+'''=60.1+2.5+3.5+1=67.1A=(1.142×7500×2168.1) ×1000 / 3600×2500(133.3-67.1) =31.17m2 （3）必須按設(shè)計(jì)要求控制好操作條件。 增加料液的循環(huán)速度（如暫停出料，料液回流入器再循環(huán)）。 可適當(dāng)增大P ，以使T ，可使tm，以保證有足夠的所需的傳熱面積。 可適當(dāng)提高冷凝器的真空度，使T'

34、;， 則t1，有利于tm。10. 某小組在干燥實(shí)驗(yàn)中測(cè)得：濕紙板G1=50g,G2 =48g,干燥時(shí)間 =210。已知紙板的絕干量Gd=30g，尺寸：150×100×7mm。試求其對(duì)應(yīng)的干燥速率和平均干基含水量為多少？ *答案* X平均=（X1X2）/2X1=（G1 - Gd）/Gd =（50-30）/30=0.6667kg水.kg-1絕干料X2=(G2 - Gd)/Gd =(48-30)/30=0.6kg水.kg-1絕干料X平均=(0.66670.6)/2=0.6334kg水.kg-1絕干料干燥速率U： U=W/AA=2(0.15×0.10.15×0.

35、0070.1×0.007)=0.0335m2U=(50-48)/(1000×0.0335×130)=4.592×10-4 kg.m2.s-111. 水在內(nèi)徑為250mm的鋼管內(nèi)流動(dòng)。已知截面11處的流速為1m.s-1，測(cè)壓管中水柱高為1m；在截面22處管內(nèi)徑為150mm。試計(jì)算在截面11與22處產(chǎn)生的水柱高度差h為多少m水柱？（忽略阻力損失）本題目有題圖：titu031.bmp *答案* 在截面11與22間列柏努利方程： Z1+(u12 /2g) +(p1 /g) =Z2 +(u 22 /2g)+(p2 /g) Z 2 = Z 1 P1/1mH2O，11

36、m.s-1 P1/P2/22 /221 /221（d1/d2）2 1×（250/150）22.78m.s-1hP1/P2/ 2.782/（2×9.8 1）12/(2×9.81) 0.343mH2O12. 某廠準(zhǔn)備建一個(gè)降塵室來凈化常壓，溫度為40的含塵空氣流，氣體進(jìn)入降塵室的流速保持在0.15m.s-1，而微粒在室內(nèi)的沉降速度為0.025m.s-1，現(xiàn)依廠房面積分配，降塵室只允許做成寬為3m，高為2m。問：（1）降塵室的最小長(zhǎng)度應(yīng)為多少m？（2）降塵室的最大生產(chǎn)能力為多少標(biāo)準(zhǔn)m3.h-1？（3）若因廠房面積有限，降塵室的長(zhǎng)度僅允許為你計(jì)算的最小長(zhǎng)度的一半，你認(rèn)為應(yīng)

37、采取計(jì)什么措施來完成此凈制任務(wù)？ *答案* （1）求最小長(zhǎng)度L(L/u)(H/Ut )L（uH/Ut)=0.15×2/0.025=12m（2）最大生產(chǎn)能力V標(biāo) V實(shí)=AUt=LbUt=12×3×0.025=0.9m3.s-1=3240 m3h-1V標(biāo)=V實(shí)T標(biāo)/T實(shí)=3240×273/(40273)=2826m3.h-1（3）若L只能為原來的一半時(shí)，為完成同樣的生產(chǎn)任務(wù)，可在降塵室中間加一隔板。13. 在一套管換熱器中用水逆流冷卻某種溶液,溶液量為1.4kg.s-1,比熱為2kJ. kg-1.K-1,走內(nèi)管(規(guī)格為25×2.5mm),從150

38、冷卻到100 。冷卻水走套管環(huán)隙,從25升溫至60,水的比熱為4.18kJ.kg-1.K-1。1. 已知溶液一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為1160w.m-2.K-1,冷卻水一側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為930 w. m-2.K-1,忽略管壁和污垢的熱阻及熱損失, 求以傳熱外表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)K 和冷卻水的用量(kg.h-1)。 2.計(jì)算內(nèi)管的外表面積和管長(zhǎng)。 *答案* 溶液放熱 Q=MsCpT=1.4×2×1000×(150-100) =1.4×105 w 1/K0=d0 / (idi)+1/ =0.025/(1160×0.02)+1/930=2.15

39、15;10-3 K0=464w.m-2.K-1 冷卻水用量 Ms'=Q/Cp'(t2-t1) =1.4×105/4180(60-25) =0.957kg.s-1=3445kg.h-1 tm=(150-60)-(100-25)/ln(150-60)/(100-25)=82.3 A =Q/(K0tm)=1.4×105 /(464×82.3)=3.67m2l=A /(d0 )=3.67/(×0.025)=46.7m14. 在單效蒸發(fā)器中，每小時(shí)將2000kg的某種水溶液從10%連續(xù)濃縮至30%，蒸發(fā)操作的平均壓強(qiáng)為0.4kgf.cm-2（絕壓）

40、，溶液的沸點(diǎn)為80。加熱蒸氣的壓強(qiáng)為2.0kgf.cm-2（絕壓）。原料液的比熱為3.77kJ.kg-1.K-1。熱損失為12000w。忽略濃縮熱。試求：（1）單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水分量；（2）分別求算原料溫度為30、80和120時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所需的加熱蒸氣量。 已知壓強(qiáng)為0.4kgf.cm-2及2.0kgf.cm-2時(shí)飽和蒸氣的氣化潛熱分別為2319 kJ.kg-1 及2206 kJ.kg-1,飽和蒸汽焓分別為2635kJ.kg-1及2708kJ.kg-1 。 *答案* （1）單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水分量W W=F（1X0/X1）=2000（10.1/0.3）=1333kg .h-1 （2）單位時(shí)間內(nèi)

41、加熱蒸氣量D D=F Cp(t1t0)wrQ損/r 原料溫度為30時(shí)蒸氣消耗量為 D=2000×3.77(8030)1333×231912000×3.6/2206 =1600kg.h-1 單位蒸氣消耗量為 D/w=1600/1333=1.2 同樣，原料液溫度為80時(shí)蒸氣消耗量及單位蒸氣消耗量分別為 D=（1333×231912000×3.6）/2206=1430 kg.h-1 D/w=1430/1333=1.07 原料液溫度為120時(shí)蒸氣消耗量及單位位蒸氣消耗量分別為 D=2000×3.77(80120)1333×23191

42、200×3.6/2206 =1293 kg.h-1 D/w=1293/1333=0.9715. 某車間準(zhǔn)備用一臺(tái)離心泵將儲(chǔ)槽內(nèi)的熱水送到敞口的高位槽內(nèi)，已知管子規(guī)格為60×3.5mm鋼管，管內(nèi)流速為2m.s-1，吸入管路的能量損失為19.6J.kg-1,壓出管路的壓頭損失為4mH2O (均包括全部的局部阻力損失在內(nèi)）,其余參數(shù)見附圖示。試求該泵提供的有效功率。本題目有題圖：titu168.bmp *答案* 定儲(chǔ)槽液面為1-1，且為基準(zhǔn)面，高位槽液面為2-2，列柏式： gZ1+(u12 /2) +(p1 /)+We = gZ2 +(u 22 /2)+ (p2 /)+hf hf

43、 =hf吸+hf壓=19.6+4×9.807=58.84J.kg-1 -100×133 /980 +we=8×9.81+58.84 We=150 J.kg-1 ; Ms=/4×0.0532 ×2×980 =4.3 kg.s-1 Ne=WeMs =.150 ×4.3 =649 W16. 噴水泉的噴嘴為一截頭圓錐體，其長(zhǎng)度0.5m，其兩端的直徑d140mm，d220mm，豎直裝置。若把表壓為98.07kN.m-2的水引入噴嘴，而噴嘴的阻力損失為1.5mH2O，如不計(jì)空氣阻力，試求噴出的流量和射流的上升高度。水的密度為1000kg

44、.m-3。*答案* 本題目有題圖：titu050.bmp 列11、22截面，以11面為基準(zhǔn)的柏氏方程 Z1+(u12 /2g) +(p1 /g) =Z2 +(u 22 /2g)+(p2 /g) Z 1 =0 ; p 2=0 由連續(xù)性方程： （/4）d 12 1（/4）d2 22 1（d1 /d2 ）22（20/40）2 22 /4 P1 /10m ， Z2 0.5 101/2×（2 /4）20.52 2 /21.5 82 /21/16×22 /2（15/1 6）22/2 2 （8×9.81×2×16/15）1/2 12.94 m.s-1上升高度

45、 H=2 2/(2×9.81)=(12.94) 2 / (2×9.81)=8.53 m17. 某平壁工業(yè)爐的耐火磚厚度為0.213m，爐墻導(dǎo)熱系數(shù)1.038w.m-1.K-1 。其外用導(dǎo)熱系數(shù)為0.07w.m-1.K-1 的絕熱材料保溫。爐內(nèi)壁溫度為980, 絕熱層外壁溫度為38,如允許最大熱損失量為800w.m-2。求:（1）絕熱層的厚度;（2）耐火磚與絕熱層的分界處溫度。 *答案* （1）/A（T1T3）/（1/12/2） （98038）/（0.213/1.0382 /0.07）800 得：b20.068m （2）/A（T1T2）/（1/1） （980T2）/（0.21

46、3/1.038）800 得：T2 81518. 在57×3mm的蒸汽管(管材的145w.m-1.K-1 )外壁包了一層25mm厚,導(dǎo)熱系數(shù)20.2w.m-1.K-1 的石棉層。蒸汽管的內(nèi)壁溫度為175, 石棉層外表面溫度為50,試求每米蒸汽管單位時(shí)間所損失的熱量。現(xiàn)欲在石棉層外再加一層導(dǎo)熱系數(shù)為30.07w.m-1.K-1的氧化鎂保溫材料, 使熱損失為原來的一半,設(shè)總溫度差保持不變,試問此保溫材料應(yīng)多厚? *答案* 熱損失的計(jì)算 t1 175 t3 =50Q(t1 -t3 ) 2/（(1/1) ×(2 /1 )+(1/2)×(3 /2) (170-50)×

47、;2×3.14×L/（1/45×(57/2)/(57-6)/2)+1/0.2×(57+50)/2)/(57/2)=239.1L(w) 溫度差不變,設(shè)厚度為x Q' Q/2Q' （(t) 2L）/（1/1 ×2 /1 +1/2 ×3 /2 +1/3 ×(3 +x)/3 ）Q/2(1/2) t×2L/（1/1 ×(2 /1) + 1/2×(3 /2)） 1/1 2 /1 +1/2 3 /2+1/3 (3 +x)/3 2（1/1 2 /1 +1/2 3 /2 ） 1/3 (3 -x)/

48、3 1/1(2 /1)+1/23 /2 +1/0.07×(107/2+x) /(107/2) 1/45×(57/2)/(57-6)/2)+1/0.2×(57+50)/2)/(57/2) x=13.2(mm)19. 濕度為0.02的濕空氣在預(yù)熱器中加熱到120后通入絕熱常壓 (總壓P760mmHg)干燥器，離開干燥器時(shí)空氣的溫度為49。求離開干燥器時(shí)空氣的露點(diǎn)溫度d 。水的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)如下：溫度， 30 35 40 45 50 55 60蒸汽壓P，mmHg 31.8 42.18 55.3 78.9 92.5 118.0 149.4 *答案* 1=(1.01+1.88×0.02 )×120+2490×0.02=175.5kJ.kg-1絕干氣 絕熱干燥器中 1 2 175.5=(1.01+1.88H2 )×49+2490H2 H2 =0.0488 PS,tdH2 P/（0.622+H2 ） 0.0488×760/(0.622+0.0488)=55.3mmHg由水蒸汽表 d =4020. 如附圖所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水從108×4mm鋼管流出。鋼管出口中心線與地面的距離為2m，管路的總阻力（包括進(jìn)、出口等局部阻力損失）可按h