食品工程原理復(fù)習(xí)題及答案

食工原理復(fù)習(xí)題與答案

一、填空題：

T,其體積流量為.平均流速為o

***較案***

0.0157m3.s-j

2.流體在圓形管道中作層流流淌，假如只將流速增加一倍,則阻力損失為

原來的一倍；假如只將管徑增加一倍，流速不變,則阻力損失為原來的

_____倍。

***較案***

2;1/4

3.離心泵的流量常用調(diào)整。

***較案***

出口閥

4.（3分）題號(hào)2005第2章學(xué)問點(diǎn)10。難度簡單

某輸水的水泵系統(tǒng),經(jīng)管路計(jì)算得，需泵供應(yīng)的壓頭為He=25m水柱,

輸水量為20kg.s”,則泵的有效功率為.

***套案***

4905w

5.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___________的對流傳熱系數(shù)。

***較案***

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

案***

間壁式蓄熱式干脆混合式

7.中心循環(huán)管式蒸發(fā)器又稱o由于中心循環(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，溶液在中心循環(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)。

***^1案***

標(biāo)準(zhǔn)式，較大，要小，自然

8.圓管中有常溫下的水流淌,管內(nèi)徑d=100mm,測得中的體積流量為

0.022m3.s」,質(zhì)量流量為，平均流速為o

***較案***

22kg.s-1-1

9.球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時(shí)，勻速沉降的條件是______________o

滯流沉降時(shí)，其阻力系數(shù)=.

***^1案***

粒子所受合力的代數(shù)和為零24/Rep

10.某大型化工容器的外層包上隔熱層，以削減熱損失，若容器外表溫度

為500℃,而外層包上隔熱層表面溫度為20℃,采納某隔熱材料,其厚度

為240mm,NLK-i,此時(shí)單位面積的熱損失為。（注:大型容器可視

為平壁）

***較案***

1140w

11.非結(jié)合水份是o

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」，則在其中沉降的

同一微粒，比在重力沉降器內(nèi)沉降的速度快倍。

案***

201

13.在以下熱交換器中，管內(nèi)為熱氣體，套管用冷水冷卻，請?jiān)谙聢D標(biāo)明逆

流和并流時(shí)，冷熱流體的流向。

_.n…n…

一K」A一-RIA-

逆流「順流廠

***;5￡案***

略

14.用冷卻水將肯定量的熱流體由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)，采納兩種方案比較，方案I是令冷卻水終

溫為30℃,方案n是令冷卻水終溫為35℃,則用水量WI—WII,

所需傳熱面積AIAIL（大于，等于，小于）

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。

5s案***

為低、二次蒸汽、加熱用、二次蒸汽

16.物料干燥時(shí)的臨界水份是指_____________________________________

；它比物料的結(jié)合水份o

***較案***

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,p水=1000kg.nr3,p_3,R=51mm4!jap=

N.m2,§=—（兩測壓點(diǎn)A.B間位差不計(jì)）

本題目有題圖：titul41.bmp

***較案***

500;1

18.板框壓濾機(jī)主要由

_______________________________________________，三種板按

___________________的依次排列組成。

***較案***

濾板、濾框、主梁（或支架）壓緊裝置等組成

1—2—3—2—1—2—3—2—1

19.去除水份時(shí)固體收縮最嚴(yán)峻的影響是

,因而降低了干燥速率。

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。

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、、

以與都不變。

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)。

***^1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)充溢空氣時(shí)，將發(fā)生氣縛現(xiàn)象，這是因?yàn)椋ǎ?/p>

A.氣體的粘度太小B.氣體的密度太小

C.氣體比液體更簡單起漩渦

D.氣體破壞了液體的連續(xù)性

***套案***

B.

2.降膜式蒸發(fā)器內(nèi)溶液是（）流淌的。

A.自然循環(huán)；B.強(qiáng)制循環(huán)；C.不循環(huán)

***;5￡案***

C

3.當(dāng)空氣的t=t=t時(shí)，說明空氣的相對濕度中（）0

A.=100%;B.>100%;C.<100%

***套案***AU--6------

4.如圖，U形管壓差計(jì)測得：（）。|「

A.A.B間的阻力損失［丁

B.A.B間的壓強(qiáng)差（J

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

***^1案***A

5.用離心泵從河中抽水，當(dāng)河面水位下降時(shí)，泵供應(yīng)的流量削減了，其

緣由是（）o

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

***;5￡案***

c

6.穩(wěn)定傳熱是指傳熱系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度（）o

A.既隨時(shí)間而變，又隨位置而變B.只隨位置而變，但不隨時(shí)間而

變

C.只隨時(shí)間而變，但不隨位而變。

***;5￡案***

B

7.在干燥流程中，濕空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后，其溫度（）,相對濕度

（）o

A.上升；B.降低；C.不變

案***

A、B

8.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（）o

A.75℃;B.75.0℃;C.75.014℃;D.

74.98℃o

***^1案***

D

9.下圖中高位槽液面保持恒定，液體以肯定流量流經(jīng)管路，ab與cd

兩段長度相等，管徑與管壁粗糙度相同，貝?。﹐

（1）U形壓差計(jì)讀數(shù)

A?Rab>RcdB.Rab=Red

c.Rab<RcdD.不定

(2)液體通過ab與cd段能量損失

A.hab>hcdB.hab=hcd

C.h-abVhcdD.不定

(3)ab與cd兩段壓差.

A.APab>APcdB.APab=APcd

D.不定

C.APab<APcd

(4)R值表示

A.ab段的壓差值B.ab段位能變更

C.ab段流淌能量損失D.ab段壓差值與流淌能量損失

本題目有題圖：titu012.bmp

***較案***

(1)B.⑵B.

(3)C.(4)C.

*本題hab=R1(ps-p)/p

hab=hcd=R2(ps-p)/p

R1=R2

△Pcd/pg=hcd=R1（p-p）/p

APab/pg=R2（ps-p）/p-1

10.由于泵內(nèi)存有氣體，啟動(dòng)離心泵而不能送液的現(xiàn)象，稱為（）

現(xiàn)象。

A.氣蝕B.氣縛C.喘振

***;5￡案***

B

11.一臺(tái)試驗(yàn)用離心泵，開動(dòng)不久，泵入口處的真空度漸漸降低為零，

泵出口處的壓力表也漸漸降低為零，此時(shí)離心泵完全打不出水。發(fā)生故障

的緣由是（）

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

***較案***

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,

安排到每效的有效溫度差就（）o

A.越?。籅.越大；C.不變

案***

A

13.已知物料的臨界含水量為0.2kg水.kg一絕干料，空氣的干球溫度

為t,濕球溫度為tm,露點(diǎn)為td,現(xiàn)將該物料自初始含水量Xl=0.45

kgzK.kg1絕干料干燥至X2=0.1kg水.kg"絕干料，則在干燥末了時(shí)物料

表面溫度t表：（）o

A.1：表＞1：111；B.1:表=1比

C.1^=tm;D?1表近o

案***

A

14.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

案***

C

15.離心機(jī)的分別因數(shù)a愈大，表明它的分別實(shí)力愈（）。

A.差；B.強(qiáng)；C.低

案***

B

三、推斷題：

1.食品工程單元操作是一種物理操作，只變更物質(zhì)的物理性質(zhì)而不變更

其化學(xué)性質(zhì)。（）

***套案***

2.當(dāng)空氣狀態(tài)肯定時(shí),可用物料的結(jié)合水分來推斷干燥能否進(jìn)行的最大

限度。（）

***梵案***

X

3.相對濕度卬值大小可以反映空氣的吸水汽的實(shí)力。若中值大時(shí)，表示

此空氣吸水汽的實(shí)力強(qiáng)。（）

案***

X

4.壓縮機(jī)的余隙大小與其生產(chǎn)實(shí)力有關(guān)（）o故余隙宜大（）o

***：5￡案***

Vx

5.板框壓濾機(jī)采納橫穿法洗滌時(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。（）

***較案***

V

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。（）

***;5￡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)。（）

***^1案***

8.板框壓濾機(jī)的洗滌速率等于過濾未了時(shí)的速率。（）

案***

X

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。（）

***套案***

10.（2分）題號(hào)8165第8章學(xué)問點(diǎn)40。難度簡單

廂式干燥器的傳熱方式是熱傳導(dǎo)。（）

***;5￡案***

X

11.流體流淌狀態(tài)的推斷依據(jù)是雷諾數(shù)Re。（）

***^1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。（）

案***

13.當(dāng)空氣狀態(tài)肯定時(shí)，可用物料的結(jié)合水分來推斷干燥能否進(jìn)行的最

大限度。（）

案***

X

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)實(shí)力，你認(rèn)為可以實(shí)行什么措施？

***梵案***

由重力沉降式Ut=dp2（ps-p）g/（18田可見，影響重力沉降速度Ut的

主要是dp和n(Utocdp,Utocl/M,為提高Ut,在條件允許的狀況下,

可用濕法增大顆粒直徑。這樣可大大增大Ut,較可行的方法是讓含塵氣體

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)。

***較案***

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)？

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)過程帶來肯定的影響。

4.多效蒸發(fā)中，”最終一效的操作壓強(qiáng)是由后面的冷凝實(shí)力確定的。''這

種說法是否正確？冷凝器后運(yùn)用真空泵的目的是什么？

案***

不對。蒸發(fā)室的操作壓強(qiáng)是依據(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。最終一效操作壓強(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，這是確定最終一

效的操作壓強(qiáng)時(shí)應(yīng)考濾的。

運(yùn)用真空泵的目的是解除凝性氣體，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？并說明緣由。

TITU157.bmp

***答案***圖中錯(cuò)誤有：

1）無底閥，無法灌液且易堵塞；

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，不行能達(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。

常

//////////.

/爐內(nèi)

t內(nèi)＞1000Z

/

爐壁

////////本題目有題圖：titul85.bmp

***較案***

爐內(nèi)以對流和輻射并聯(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)對流與

輻射傳熱相串聯(lián)。爐外通過對流與輻射并聯(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)傳熱相串聯(lián)，所以該傳熱過程的特點(diǎn)是:

（1）傳導(dǎo)、對流、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)中對溶液的濃縮，為何采納真空蒸發(fā)？

*****^^案*****

因?yàn)椋?1)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)q)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,見附圖。已知鋼管總長度(包括局部阻力當(dāng)量長度)為

25m,反應(yīng)器內(nèi)的壓力恒定為4X98100Pa(表壓)，有機(jī)溶液輸送量為

6m3.hi,試確定泵供應(yīng)的壓頭。

un

|X

本題目有題圖：titu027.bmp

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：

22

gZj+(Ui/2)+(pi/p)+W=gZ2+(u2/2)+(p2/p)+Lhf

22

W=(Z2-zi)g+[(u2-Ui)/2]+[(p2-pi)/p]+Lhf

2

Ehf=X[(l+le)/d](u2/2)

2U

U=(6/3600)/[(TI/4)X0.05u2^0Zi=0

Re=dup/|n=0.05X0.8488X800/(20X10-3)=1697.6<2000

貝必=64/Re=64/1697.6=0.0377

Shf=0.0377X(25/0.05)X(0.84882-1

W=16X9.81+4x98100/800+6.79=654J.kg1

H=W/g=66.7m

2.2?！嬉?的流速流經(jīng)中38X2.5mm的水平鋼管，此管以錐形管與另一

中53X」,求兩玻璃管的水面差(以mm表示)，并在附圖上畫出兩玻璃管

中水面的相對位置。

水f-LT---------L------------*■

本題目有題圖：titul64,bmp

案***

22221

按連續(xù)性方程：UB=uA(dA/dB)=2.5(0.033/0.047-

22

由柏式知：R=(PA-PB)/(pg)=uB/2g-uA/2g+Lf

=1.232/2g-2.52/2g+1.5

=-0.087m=-87mm負(fù)號(hào)PB>PA

3.密度為1200kg.m-3的鹽水，以25m3.h-1的流量流過內(nèi)徑為75mm

的無縫鋼管。兩液面間的垂直距離為25m,鋼管總長為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)入=0.03;(2)泵的效率i]=0.6

案***

2

Zi+(uJ/2g)+(pi/pg)+He=Z2+(u2/2g)+(p2/pg)+EHf

u2^0;Zi=0;uj^u2^0Z2=25m;Pi=P2

/.He=Z2+EHf=25+EHf

EHf=(XX1/dXu2/2g)X1.25

u=V/A=25/(3600X0,785X(0.075)2)

-i

EH=(0.03X120/0.075X1.5732/(2x9.81)X1.25

=7.567m鹽水柱

He=25+7.567=32.567m

Ne=QeHep/102=25x32.567x1200/(3600X102)

=2.66kw

N$^=Ne/r|=2.66/0.6=4.43kw

4.某臺(tái)離心泵銘牌上列出的性能為：Q=U-25m3/h,H=21?16m,

r|=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1400kg.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?

***較案***

(1)求此泵能否適用？

已知：p=1400kg.m-3

Qe=32X1000/1400=22.86m3.h(Q=ll-25m3/h)

2

He=AZ+Ap/pg+Au/2g+Hf=124-04-04-(l+4)=17ni(H=21~

16m)

因Q、H均在運(yùn)用范圍內(nèi)，故適用

(2)驗(yàn)吸液高度H安H安=Hsp'-飪分目一匯出吸

已知：口2/2g=0;￡H吸=lm;Hsp=6.4m

而Hsp'=HsXpzK/p=6.4x1000/1400=4.57m

.?.H安=4.57-l=3.57m>2m

故吸液高度合適。

(2)驗(yàn)電機(jī)N電>Ne

WNe=QeHep/102r|=22.86x17X1400/102x0.665x3600

=2.23kw

即N電>2.23kw>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)實(shí)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2X

10-5pa.s,密度為1.5kg/m3,而層粒的密度為3500kg.m3,最小直徑

為10mn,沉降過程聽從斯托克斯定律，試求：(1)降塵室的面積為多少

m2?(取整數(shù))⑵若此降塵室只允許做成寬4m,高2m,那么此降塵室的

最小長度為多少m?(3)假如廠房面積有限，要求降塵室的長度為你所計(jì)

算出的最小長度的一半，你認(rèn)為座實(shí)行什么措施來完成此任務(wù)？

***較案***

⑴求A

Ut=(10XIO6)2(3500-1.5)x9.81/(18X2XIO-5)

=9.53XlO^m.s1

V=V標(biāo)T/T標(biāo)=1500X(50+273)/273=1774.73m3/h

A=V/Ut=(1774.73/3600)/(9.53X10-3)=52m2

⑵求LL=(A/b)=(52/4)=13m

⑶當(dāng)長度縮小一半時(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OK】),絕熱磚(X^.K1)和一般磚OLK-i)

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,絕熱磚與一般磚接觸溫度411K;一般磚厚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)一般磚的外側(cè)溫度為多少？

***;5￡案***

8W=XWxAtif^/Q=1.05(1273-1213)/274=0.2299m

6絕=入絕x/kt絕/Q=0.15(1213-411)/274=0.4391m

△t普=(3義6普/入普=274X0.23/0.8=78.78K

411-t外=78.78

「.t夕卜=332.2K

7.某車間有一臺(tái)換熱面積(以外表面積計(jì))為2.5m2的單程列管換熱

器。用18?！娴臒釓U氣預(yù)熱輕油，輕油走管外，其流量為200kg.h",比熱

為2kJ.kgT.KT,溫度由30℃升至80℃o輕油與熱氣體作逆流流淌。熱廢

氣出口溫度為7CTC。求：換熱器的熱負(fù)荷和傳熱系數(shù)。

***套案***

A=2.5m2,Cp=2kJ.kg1,K1

Atm=((180-80)-(70-30))/1n(100/40)

=65.5℃

Q=2OOX2X(80-30)=20000kJ.h1

Q=KAAtm

/.K=20000/(65.5x-2.K1.h1=34w.m-2.K1

8.在單效真空蒸發(fā)器中，將流量為lOOOOkg.h-1的某水溶液從10%

連續(xù)濃縮至50%0原料液溫度為31℃o估計(jì)溶液沸點(diǎn)上升為7℃,蒸發(fā)

室的肯定壓強(qiáng)為。.2kgf0。加熱蒸汽壓強(qiáng)為2kgf-2(絕壓)，其冷凝水

出口溫度為79℃。假設(shè)總傳熱系數(shù)為10。。w.m4K-i,熱損失可忽視。

試求加熱蒸消耗量和蒸發(fā)器的傳熱面積。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽閘kgf-2o已知

0.2kgf一2時(shí)蒸汽飽和溫度為59.7℃,汽化潛熱為2356kJ.kg"i;2kgf

a時(shí)蒸汽飽和溫度為1196C,汽化潛熱為2206kJ.kgi與焙為2708

kJ.kg”。

案***

溶液沸點(diǎn)tl=T'+A=59.7+7=66.7℃

蒸發(fā)量W=F(1—(X0/X1)=10000(1-(0.1/0.5)=8000kg.h1

溶液的比熱Cp=4.187(1-X0)=4.187x(r1.K1

由蒸發(fā)器的熱量衡算式知：

Q=FCp(tl-tO)+wr'+Q損

=10000X3.77X(66.7-31)+8000x2356=20193890kJ*^1

=5609414w

由傳熱速率方程式知傳熱面積為：

A=Q/[K(T-t)J=5609414/[1000x(119.6-66.7)]=106m2

加熱蒸汽量D=Q/r

=20193890/2206

=9154kg.h-1

9.現(xiàn)采納某單效真空蒸發(fā)器來濃縮某水溶液。已知進(jìn)料量為lOt.hL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℃,△"'=1℃;

熱損失為加熱蒸汽放出熱量的5%,傳熱系數(shù)K=2500w.m-2.Ki,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)為可實(shí)行什么措施？

附：飽和水蒸汽性質(zhì)

壓力kN.m-2溫度℃汽化潛熱kJ.kg1

2060.12454.9

3066.52333.7

101.31002258.4

300133.32168.1

401.3143.52138.1

-2

***^1案***

(1)求D/w

D=[wXr'+FxCp(tl-tO)+QL]/r

??.沸點(diǎn)進(jìn)料tl=tO,且QL=0.05DXr

/.D/w=r'/0.95r,

W=F(l-X0/XI)=1OX102(l-15/60)=7500kg.h1

由P=300kN.m-2-1,T=133.3℃

?/P'=[(760-610)X101.3]/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'-1

.??D/W=2351.6/(0.95X2168.1)=1.142

(2)求A

A=Q/(kXAtm)=(DXr)/[k(T-tl)]

Mtl=T'+A'+A"+A'"=60.1+2.5+3.5+l=67.1℃

.-.A=(l.142X7500X2168.1)X1000/[3600x2500(133.3-67.1)]

=31.17m2

(3)①必需按設(shè)計(jì)要求限制好操作條件。

②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))。

③可適當(dāng)增大P，以使Tf,可使△tmf,以保證有足夠的所需的

傳熱面積。

④可適當(dāng)提高冷凝器的真空度，使T'I,則tlI,有利于△tmto

10.某小組在干燥試驗(yàn)中測得：濕紙板Gl=50g,G2=48g,干燥時(shí)間△!

=2'10"o已知紙板的絕干量Gd=30g,尺寸：150X100x7mm。試

求其對應(yīng)的干燥速率和平均干基含水量為多少？

***分案***

X平均=(XI+X2)/2

XI=(Gl-Gd)/Gd=(50-30)/30=0.6667kg水入屋絕干料

X2=(G2-Gd)/Gd=(48-30)/30=0.6kg水.kgI絕干料

.-.X平均=(0.6667+0.6)/2=0.6334kg水.kg1絕干料

干燥速率U:U=AW/AAT

A=2(0.15x0.1+0.15X0.007+0.1x0.007)=0.0335m2

.-.U=(50-48)/(1000x0.0335x130)=4.592X104kg.m^s1

11.水在內(nèi)徑為250mm的鋼管內(nèi)流淌。已知截面1―1處的流速為

lm.s1,測壓管中水柱高為1m;在截面2—2處管內(nèi)徑為150mm。試

計(jì)算在截面1-1與2—2處產(chǎn)生的水柱高度差h為多少m水柱？(忽視

阻力損失)

本題目有題圖：titu031.bmp

***較案***

在截面1―1與2-2間列柏努利方程:

22

Zi+(Ui/2g)+(pi/pg)=Z2+(u2/2g)+(p2/pg)

z2=Z1

Pl/pg=lmH2O,u1=lm.s-

/.Pl/pg-P2/pg=u22/2g-u2l/2g

u2=u1(dl/d2)2=1X(250/150)2T

.\h=Pl/pg-P2/pg

=2.782/(2X9.81)-17(2X9.81)

=0.343mH2O

12.某廠打算建一個(gè)降塵室來凈化常壓，溫度為40℃-IT,現(xiàn)依廠房面

積安排，降塵室只允許做成寬為3m,高為2m。問：(1)降塵室的最小

長度應(yīng)為多少m?(2)降塵室的最大生產(chǎn)實(shí)力為多少標(biāo)準(zhǔn)(3)

若因廠房面積有限，降塵室的長度僅允許為你計(jì)算的最小長度的一半，你

認(rèn)為應(yīng)實(shí)行計(jì)什么措施來完成此凈制任務(wù)?

***較案***

(1)求最小長度L

???(L/u)>(H/Ut)/.L>(uH/Ut)=0.15x2/0.025=12m

(2)最大生產(chǎn)實(shí)力V標(biāo)

V^=AUt=LbU^=12x3x0.025=0.9m3.s-1=3240m3^1

V標(biāo)=丫實(shí)T標(biāo)/T實(shí)=3240x273/(40+273)=2826m3.h」

(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。

",比熱為2kJ.kgT.K-i,走內(nèi)管(規(guī)格為cp25x2.5mm),從150℃冷卻到

100℃。冷卻水走套管環(huán)隙，從25C升溫至60℃T.KT。1.已知溶液一側(cè)

的對流傳熱系數(shù)為1160w.m-2.KT,冷卻水一側(cè)的對流傳熱系數(shù)為930w.

m?KL忽視管壁和污垢的熱阻與熱損失，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}-)。2.計(jì)算內(nèi)管的外表面積和管長。

***較案***

溶液放熱Q=MsCpAT=1.4x2x1000x(150-100)=1.4x105w

l/K0=d0/(aidi)+l/a

=0.025/(1160X0.02)+1/930=2.15XIO-3

K0=464w.nT2Kl

冷卻水用量Ms'=Q/[Cp'(t2-tl)]

=1.4X105/[4180(60-25)]

-1=3445kg.h1

△tm=[(150-60)-(100-25)]/ln[(150-60)/(100-25)]=82.3℃

A=Q/(KOAtm)=1.4X105/(464X82.3)=3.67m2

1=A/(ndO)=3.67/(KX0.025)=46.7m

14.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

2

至30%,蒸發(fā)操作的平均壓強(qiáng)為0.4kgf-(絕壓)，溶液的沸點(diǎn)為80℃o

加熱蒸氣的壓強(qiáng)為2.0kgf21.KL熱損失為12000W。忽視濃縮熱。試

求：(1)單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水重量；(2)分別求算原料溫度為30℃>80℃

和12CTC時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所需的加熱蒸氣量。已知壓強(qiáng)為。.4kgf,與

2.0kgfa時(shí)飽和蒸氣的氣化潛熱分另為2319kJ.kg"與2206kJ.kg-i,

飽和蒸汽嬉分另！J為2635kJ.kg1與2708kJkgi。

***較案***

(I)單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水重量W

W=F(1-X0/X1)=2000(1-0.1/0.3)=1333kg.h'1

(2)單位時(shí)間內(nèi)加熱蒸氣量D

D={FCp(tl-tO)+wr,+Q損}/r

原料溫度為30℃時(shí)蒸氣消耗量為

D={2000X3.77(80-30)+1333x2319+12000X3.6}/2206

=1600kg.h1

單位蒸氣消耗量為

D/w=1600/1333=1.2

同樣,原料液溫度為80C時(shí)蒸氣消耗量與單位蒸氣消耗量分別為D=

(1333X2319+12000X3.6)/2206=1430kg.h1

D/w=1430/1333=1.07

原料液溫度為12CTC時(shí)蒸氣消耗量與單位位蒸氣消耗量分別為

D={2000X3.77(80-120)+1333X2319+1200X3.6}/2206

=1293kg.h1

D/w=1293/1333=0.97

15.某車間打算用一臺(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)格為中60x3.5mm鋼管，管內(nèi)流速為2msi一1,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。

本題目有題圖：titul68.bmp

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:

2

gZi+(u//2)+(P1/p)+We=gZ2+(u2/2)+(p2/p)+Lhf

Ehf=hf吸+hf壓=19.6+4X”

/.-100X133/980+we=8x9.81+58.84

We=150J.kg1;Ms=n/4XO.0532X2X980=4.3kgsI

Ne=WeMs=.150X4.3=649W

〃的水引入噴嘴，而噴嘴的阻力損失為1.5mH2。，如不計(jì)空氣阻力，試

求噴出的流量和射流的上上升度。水的密度為1000kg.m-3o

***型案***

1

|v|一|d2

dl本題目有題圖：titu050.bmp

列1—1、2—2截面，以1—1面為基準(zhǔn)的柏氏方程

2

Zi+(u//2g)+(P1/pg)=Z2+(u2/2g)+(p2/pg)

Zi=0;p2=0

由連續(xù)性方程：

22

(n/4)dlui=(n/4)d2U2

ui=(dl/d2)2u2=(20/40)2u2=u2/4

Pi/pg=l°m,Z2=0.5

22

10+l/2gX(U2/4)=0.5+u2/2g+1.5

22

8=u2/2g-l/16Xu2/2g=(15/16)u2/2g

1/21

u2=(8X9.81X2X16/15)=12.94m.s

22

上上升度H=u2/(2x9.81)=(12.94)/(2x9.81)=8.53m

17.某平壁工業(yè)爐的耐火磚厚度為。.213m,爐墻導(dǎo)熱系數(shù)入EK"T.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38C,如允許

最大熱損失量為800w.m-2o求：(1)絕熱層的厚度；(2)耐火磚與絕熱

層的分界處溫度。

***梵案***

(1)q/A=(T1-T3)/(b1/X1+b2/X2)

=(980-38)/(0.213/1.038+b2/0.07)=800

得：b2=0.068m

(2)q/A=(T1-T2)/(bl/Xl)

=(980-T2)/(0.213/1.038)=800

得：T2=815℃

18.在cp57x3mm的蒸汽管(管材的入1=45w.mT.Ki)外壁包了一層

25mm厚，導(dǎo)熱系數(shù)人上長】的石棉層。蒸汽管的內(nèi)壁溫度為175℃,石棉

層外表面溫度為50C,試求每米蒸汽管單位時(shí)間所損失的熱量?，F(xiàn)欲在石

棉層外再加一層導(dǎo)熱系數(shù)為入".KT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？

***分案***

①熱損失的計(jì)算tl=175℃t3=50℃

Q=(tl-t3)2KL/((1/X1)X1n(r2/r1)+(l/A2)X1n(r3/r

2)

=(170-50)x2x3.14XL/(1/45X1n((57/2)/((57-6)/2)

)+l/0.2x1n((57+50)/2)/(57/2))=239.lL(w)

②溫度差不變，設(shè)厚度為x

Q'=Q/2

Q'=((At)2KL)/(1/X1X1nr2/r1+1/X2X1n

r3/r2+1/X3X1n(r3+x)/r3)=Q/2

=(1/2)AtX2iiL/(1/X1X1n(r2/r1)+1/A2X1n(r3/r2))

1/X11nr2/r1+1/X21nr3/r2+1/X31n(r3

+x)/r3

=2(1/X11nr2/r1+1/X21nr3/r2)

1/X31n(r3-x)/r3

=1/X11n(r2/r1)+1/X21nr3/r2+1/0.07X1n

(107/2+x)/(107/2)

=1/45X1n(57/2)/((57-6)/2)+l/0.2X1n

((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P=760mmHg)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td。水的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)如下：

溫度t,℃303540455055

60

蒸汽壓P,mmHg31.842.1855.378.992.5118.0

149.4

***較案***

I1=(1.01+1.88x0.02)X120+2490X1絕干氣

絕熱干燥器中11=12

175.5=(1.01+l.88H2)x49+2490H2->H2=0.0488

PS,td=H2P/(0.622+H2)

=0.0488X76O/(0.622+0.0488)=55.3mmHg

由水蒸汽表td=40℃

20.如附圖所示，高位水槽液面恒定，距地面10m,水從中108x4mm

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Eh=16」5u2J.kgT計(jì)算，式中口為水在

管內(nèi)的流速(ms】)。求

(1)定水槽液面為1-1,管出口外側(cè)為2-2,以地面為基準(zhǔn)面，貝I」：

Zig+Pl/p+ul2/2=Z2g+P2/p+U22/2+￡h

10X9.807+0+0=2X9.807+0+(0.5+16.15)u2

?-1

-1

水在管內(nèi)連續(xù)流淌dA=d,uA

(2)V=3600TIX(0.1)2X2.2/4=62.lYm3.^1

21.40℃水由高位槽經(jīng)異徑收縮管向下流淌，為保證水在流經(jīng)收縮管時(shí)

不產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，收縮管的管徑應(yīng)限制在多大？(不考慮流淌阻力損失)。

當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?7kN.m-2,40℃水的密度為992kg.m‘汽

IPa

本題目有題圖：titu048.bmp

案***

歹U1-1與2—2截面間列柏努利方程：

21/2

10=u2/2g,u2=(10x2g)=14m/s

列1-1與。-0間柏努利方程