《食品智能化生產(chǎn)單元操作》流體輸送模塊計算題答案

練習(xí)題流體輸送模塊練習(xí)題答案計算題1.解：（1）水的流速：環(huán)隙面積A=（0.0892-0.0542）×3.14/4=0.0052m2水的流量V=5m3/h=0.0014m3/s所以水的流速u=A/V=0.0052/0.0014=3.71m/s（2）判斷水的流動形態(tài)當(dāng)量直徑de=0.089-0.054=0.035mRe=（duρ）/μ=（0.035×3.71×1000）/0.001=129850Re=129850＞4000,所以水的流動形態(tài)為湍流。2.解：根據(jù)題意，已知：高度Z2-Z1=12m；壓力P1=P2=P0；流速u1=u2=0總能量損失Ef=55J/Kg根據(jù)柏努力方程：Z1g+P1/ρ+u12/2+W=Z2g+P2/ρ+u22/2+Ef所以：W=(Z2-Z1)g+Ef=12×9.81+552分=545.5J/Kg質(zhì)量流量qm=10×1030/3600=1.111kg/s1分有效功率P有=qmW=1.111×545.52分=606J/s(W)3.解：（1）水的流速：環(huán)隙面積A=（0.0892-0.0542）×3.14/4=0.0052m22分水的流量V=5m3/h=0.0014m3/s1分所以水的流速u=A/V=0.0052/0.0014=3.71m/s4分（2）判斷水的流動形態(tài)當(dāng)量直徑de=0.089-0.054=0.035m3分Re=（duρ）/μ=（0.035×3.71×1000）/0.001=1298503分Re=129850＞4000,所以水的流動形態(tài)為湍流。2分4.解：根據(jù)題意，已知：2分高度Z2-Z1=30m；壓力P1=P2=P0；流速u1=u2=0總能量損失Ef=55J/Kg根據(jù)柏努力方程：3分Z1g+P1/ρ+u12/2+W=Z2g+P2/ρ+u22/2+Ef所以：W=(Z2-Z1)g+Ef=50×9.81+552分=349.3J/Kg質(zhì)量流量qm=4×1000/3600=1.111kg/s1分有效功率P有=qmW=1.111×545.52分=383J/s(W)9.解：根據(jù)題意可知P+（2.4-1）ρ水g=P0+（1.3–1）ρ汞g所以：P=1.013×105+（1.3–1）×13600×9.81-（2.4-1）×1000×9.81=1.276×105Pa如果以表壓表示，則P=1.276×105Pa-1.013×105Pa=2.63×104Pa5分10.解：根據(jù)題意，已知：高度Z2-Z1=50m；壓力P1=P2=P0；流速u1=u2=0總能量損失Ef=55J/Kg根據(jù)柏努力方程：3分Z1g+P1/ρ+u12/2+W=Z2g+P2/ρ+u22/2+Ef所以：W=(Z2-Z1)g+Ef=50×9.81+552分=545.5J/Kg質(zhì)量流量qm=4×1000/3600=1.111kg/s1分有效功率P有=qmW=1.111×545.52分=606J/s(W)11.解：已知：指示液密度ρ指=1400Kg/m3流體密度ρ=1000Kg/m3U型管壓差計讀數(shù)R=1500mm=1.5m3分壓力差△P=（ρ指-ρ）gR4分=（1400-1000）×9.81×1.5=5886Pa3分12.解：已知：水的流量V=3L/s=0.003m3/s；密度ρ=1000Kg/m3黏度μ=1.5cP=1.5×10-3Pa·s2分管徑d=27mm=0.027m（1）水的流速：3分=5.24m/s（2）判斷水在管中的流動形態(tài)雷諾數(shù)3分=9432由于Re＞4000，所以是在管道中的流動是湍流。2分72.解：已知：指示液密度ρ指=13600Kg/m3流體密度ρ=1030Kg/m3U型管壓差計讀數(shù)R=150mm=0.15m壓力差△P=（ρ指-ρ）gR=（13600-1030）×9.81×0.15=18497Pa解：已知：流量V=2.25L/s=0.00225m3/s；密度ρ=1030Kg/m3黏度μ=2.12cP=2.12×10-3Pa·s管徑d=27mm=0.027m（1）水的流速：=3.93m/s（2）判斷水在管中的流動形態(tài)雷諾數(shù)=51553由于Re＞4000，所以是在管道中的流動是湍流。89.u1/u2=d12/d22,u2=d12u1/d22=(200/100)2*0.5=2m/sqv=(Π/4)d12*u1=0.0157m3/s=56.52m3/hqm=6.7*104kg/h90.分別以低位槽和高位槽的液面作為1-1和2-2截面，1-1截面位置為基準(zhǔn)水平面列柏努力方程gz1+u12/2+p1/ρ+we=gz2+u22/2+p2/ρ+Σh損z1=o,z2=20m,p1=p2=0(表壓)，u1≈0,u2≈0,Σh損=390J/kg.we=20*9.8+390=586J/kg.pe=we*qm=5.8*103J/kg.92.解：設(shè)水封管必須插入水下的深度為h，m，才能維持設(shè)備內(nèi)的壓力不超過規(guī)定值，則水封管口所在水平面處的表壓力為80mmHg，于是：故液封的高度應(yīng)為：

93.解：在水槽液面1-1與塔內(nèi)水管與噴頭連接處2-2之間應(yīng)用柏努利方程，并以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，得：式中Z1＝0，Z2＝20m；p1＝300kPa＝3.00×105Pa，p2＝2250kPa＝2.25×105Pa；ΣEf＝49J/kg；ρ＝1000kg/m3；u1＝0將數(shù)據(jù)代入柏努利方程式，得

W＝2797J/kg；水泵的有效功率為

Ne＝WqVρ=2797×15×1000/3600＝11654W＝11.654kW問答題1.原因：當(dāng)泵入口處的壓力降低到與操作溫度下液體的飽和蒸汽壓相等甚至更小時，葉輪進(jìn)口處的液體中就會汽化出現(xiàn)汽泡?！萌肟谔幍膲毫1＜操作溫度下液體的飽和蒸汽壓pv現(xiàn)象：除發(fā)出噪音外，同時還會使泵的流量，揚(yáng)程和效率都明顯下降危害：，泵的使用壽命縮短，嚴(yán)重時使泵不能正常工作防止：對離心泵的幾何安裝高度必須進(jìn)行限制——小于最大允許安裝高度2.答：開車：罐泵——關(guān)出口閥——開電機(jī)——開出口閥停車：關(guān)出口閥——關(guān)電機(jī)3.答：顆粒大小：粒度大則速度大；顆粒與流體的密度差：密度差大則速度大；流體的黏度：黏度大則速度??；顆粒的形狀：不同的形狀速度不同；顆粒的數(shù)量：顆粒越多則速度越小。7.答：當(dāng)一個泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時，實(shí)際流量，不僅與離心泵本身的特性有關(guān)，而且還取決于管路的工作特性，也即是在輸送液體過程中，泵和管路必須是互相配合的，即：離心泵的流量調(diào)節(jié)方法有兩種：（1）.調(diào)節(jié)管路特性曲線如：調(diào)節(jié)出口閥的開度、改變管徑、管長等（2）.調(diào)節(jié)離心泵特性曲線如：改變轉(zhuǎn)數(shù)、葉輪直徑等8.答：流體輸送管路系統(tǒng)包括：流體輸送機(jī)械、（泵、壓縮機(jī)等）管道、管件閥門、流量計等21.答：由于離心泵葉輪中心處的高度真空,使液體氣化,而葉輪外圍又處于高壓狀態(tài),使氣化的液體又迅速冷凝,液體的快速氣化和快速冷凝對葉輪產(chǎn)生了腐蝕.292.答：在開車時：離心泵是縣關(guān)閉出口閥，而往復(fù)泵必須先打開出口閥；離心泵的流量可通過出口閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，往復(fù)泵的流量只能通過旁路來調(diào)節(jié)。314.答：當(dāng)泵的安裝高度ZS過大，達(dá)到極限時，泵的入口處真空度較大，HS達(dá)到最大，PS降低到與輸送溫度此案的飽和蒸汽壓PV相等時，進(jìn)入泵的液體大量汽化流體中的氣泡占據(jù)空間，進(jìn)入葉輪高壓區(qū)，又迅速凝成液體，造成幾百個，甚至幾千個大氣壓的局部壓力，產(chǎn)生噪音和振動，葉輪局部材料可能產(chǎn)生疲勞，從點(diǎn)蝕到嚴(yán)重的蜂窩狀，葉輪受到損壞，Q.Hη顯著，下降嚴(yán)重時，泵不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至損壞。316.答：清水泵、雜質(zhì)泵、油泵、腐蝕泵。318.答：1選擇合適的管路途徑，盡量縮短管道的長度，減少直管阻力.2合理設(shè)計管路，盡量減少管件閥門，減少局部阻力。3適當(dāng)?shù)姆糯蠊軓?，增大管路截面積，在保證流量的前提下，減少流速，減少阻力。4可以在流體內(nèi)添加潤滑劑，減少摩擦，食品工業(yè)上一般不用319.答：系統(tǒng)內(nèi)的空氣壓低于1atm時的狀態(tài)稱為真空。真空泵是將氣體從低于1atm的狀態(tài)下壓縮提壓到某一壓強(qiáng)，而從設(shè)備或系統(tǒng)中抽出氣體，使設(shè)備或系統(tǒng)的絕對壓強(qiáng)低于外界大氣壓強(qiáng)320.答：泵的流量qv、壓頭（揚(yáng)程）H、轉(zhuǎn)速n、軸功率P和效率η五、判斷題1.U型管壓差計也可用密度小于物料密度的液體作指示液。（√）2.在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，管路中任一截面流體的質(zhì)量流量是相等的。（√）3.對于穩(wěn)定流動系統(tǒng)，管路中任一截面的流體的流量相等。（╳）4．在任何流體內(nèi)部的任意一點(diǎn)上，各個方向上的靜壓強(qiáng)相等。（√）6.某水管路中水的質(zhì)量流量是25kg/s。（√）7.在連續(xù)流體中，位置越高壓強(qiáng)越小。（√）8.往復(fù)泵的流量絕對不能由其出口閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。（√）9.在管道內(nèi)部的任意一截面上，各個點(diǎn)上的靜壓強(qiáng)相等。（╳）10.水在4℃時的密度是1.0。（╳）13.某水管路中水的流量是25kg/s。（╳）14.U型管壓差計必需用密度大于物料密度的液體作指示液。（╳）15.往復(fù)泵的流量也可由其出口閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。（╳）125.往復(fù)泵的流量一般可由其出口閥進(jìn)行調(diào)節(jié)?！?28.在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，根據(jù)連續(xù)性方程式，管路中任一截面的流體的流量是相等的。（╳）135.輸送韌性和可壓縮性物料時，可以采用齒式或葉片式螺旋輸送機(jī)?！?36.衛(wèi)生離心泵的吸入口位置只要低于貯罐口，開機(jī)時就可將罐內(nèi)料液吸出?！?37.螺桿泵的轉(zhuǎn)動件是用食用級橡膠制造的?！?38.螺桿泵、齒輪泵和離心泵只要改變旋轉(zhuǎn)方向就可以改變輸送方向?！?39.螺桿泵的輸出壓頭與螺桿的長度有關(guān)?！?85.雖然濕式往復(fù)式真空泵可以抽水汽，但在食品工業(yè)中使用不多?！?86.用于蒸汽噴射泵的蒸汽壓力較高，且要求壓力穩(wěn)定?！塘?、選擇題1.下列不屬于離心沉降的設(shè)備是（C）高速管式離心機(jī)；旋液分離器；三足式離心機(jī)；旋風(fēng)分離器。2.某設(shè)備真空度是100mmHg，則其絕對壓力為（C）A．600mmHg；B．860mmHg；C．660mmHg；D．100mmHg3.某氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1kg/m3，則在546K、2atm下的密度為（A）A1kg/m3．.B.2kg/m3C.0.5kg/m3.D.4kg/m34.某流體在管路中流動，Re=30000，則其流動型態(tài)是（B）A．過渡流；B.湍流；C.層流95.某設(shè)備表壓是100mmHg，則其絕對壓力為（B）A．100mmHg；B．860mmHg；C．660mmHg；D．600mmHg96.某氣體在546K、2atm下的密度為1kg/m3，則在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為（C）A．0.5kg/m3.B.2kg/m3C.1kg/m3.D.4kg/m397.如果外界大氣壓是105Pa，某設(shè)備真空度是20KPa，則其絕對壓力為（B）A．120KPa；B．80KPa；C．20KPa；D．8000Pa117.設(shè)備內(nèi)絕壓為300mmHg，其真空度為（A）mmHg（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg）。

A、450；

B、1050；

C、460；

D、-450118.液體的溫度升高粘度（B）；氣體的溫度升高粘度增大。

A、不變；

B、減?。?/p>

C、增大；

D、不定119.對不可壓縮流體，當(dāng)體積流量一定時，流速與管徑的2次方成反比；若體積流量不變，管徑減小一倍，管內(nèi)流體流速為原來的(A)倍。

A、4；

B、5；

C、2；

D、1.75120.流體的流量不變，將管徑增加一倍，則雷諾數(shù)為原來的(A)倍。

A、1/2；

B、2；

C、4；

D、1/4121.當(dāng)氣體壓強(qiáng)增加一倍時，此時氣體的密度為原來的(B)倍。

A、1倍；

B、2倍；

C、4倍；

D、8倍122.流體在圓形管內(nèi)作層流流動時，管中心處的流體質(zhì)點(diǎn)流速為管內(nèi)平均流速的(C)倍。

A、1/2；

B、1；

C、2；

D、2.5123.流體的流動類型有（B）。

A、自然對流和強(qiáng)制對流；

B、層流和湍流；

C、層流、湍流和過渡流；

D、溝流和壁流124.離心泵銘牌上所標(biāo)明的揚(yáng)程是（B）。

A、流量為零時的揚(yáng)程；

B、效率最高時的揚(yáng)程；

C、功率最大時的揚(yáng)程；

D、功率最小時的揚(yáng)程125.離心泵的揚(yáng)程指的是（C）液體流經(jīng)泵后所獲得的能量。

A、1kg；

B、1m3；

C、1N；

D、1L126.選用離心泵時，一般以泵的效率不低于最高效率的（B）為合理。

A、75%；

B、92%；

C、85%；

D、98%132.穩(wěn)態(tài)流動中，流速只與有關(guān)，而不穩(wěn)態(tài)流動中，流速除與有關(guān)，還與有關(guān)。（A）（A）位置，位置，時間；（B）時間，時間，位置；（C）位置，時間，位置；（D）時間，位置，時間，134.某離心泵分別輸送密度為及的兩流體，已知兩者體積流量相等，=1.2，則______。（C）（A）揚(yáng)程H1=H2，軸功率N2=1.2N1（B）揚(yáng)程H1=1.2H2，軸功率N2=N1（C）揚(yáng)程H1=H2，軸功率N1=1.2N2（D）揚(yáng)程H2=1.2H1，軸功率N2=1.2N1135.流體在圓形直管中流動時，若流動已進(jìn)入完全湍流區(qū)(阻力平方區(qū))，則摩擦系數(shù)λ與Re的關(guān)系為：（C）。A.Re增加，λ增加B.Re增加，λ減小C.Re增加，λ基本不變D.Re增加，λ先增加后減小136.一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓