《食工原理课后习题与答案第1-2章》由会员分享,可在线阅读,更多相关《食工原理课后习题与答案第1-2章(23页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章1-1 烟道气的组成约为N275%,CO215%,O25%,H2O5%(体积百分数)。试计算常压下400时该混合气体的密度。解: Mm=SMiyi=0.7528+0.1544+0.0532+0.0518=30.1 rm=pMm/RT=101.310330.1/(8.314103673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地,表上读数分别应为多少?解:成都 pR=95-8=87kPa(真空度) 拉萨 pR=62-8=54kPa(真空度) 1-3
2、 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg,R2为90mmHg,R3为40mmH2O,试求上述值。解: pB=R3rH2Og+R2rHgg=0.0410009.81+0.09136009.81=12399.8Pa(表) pA=pB+R1rHgg=12399.8+0.4136009.81=65766.2Pa(表) Dp=pA-pB=65766.2-12399.8=53366.4Pa(表)1-4 如附图所示,倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为r0,空气密度为r,试导出用R1表示的压强差计
3、算式。如倾角a为30时,若要忽略贮液器内的液面高度h的变化,而测量误差又不得超过1%时,试确定D/d比值至少应为多少?解: 由静力学方程 Dp=R(r0-r)g=R1sina(r0-r)g=R1(r0-r)g/2 (1) 若忽略贮液器内液面高度的变化,则斜管内液位为:R=R-h 液柱长度: R1=R1-h/sina=R1-2h Dp=R (r0-r)g=R1(r0-r)g/2=(R1/2-h)(r0-r)g 又 pD2h/4=pd2R1/4 即 h=R1(d/D)2/1+2(d/D)2 所以 Dp=R1(r0-r)g/2+4(d/D)2 (2) 相对误差为 (Dp-Dp)/Dp0.001 代入
4、式(1)和(2): (Dp-Dp)/Dp=1-1/1+2(d/D)20.001 解得: d/D0.02237 即 D/d44.71-5 一虹吸管放于牛奶储槽中,其位置如图所示。储槽和虹吸管的直径分别为D和d,若流动阻力忽略不计,试计算虹吸管的流量。储槽液面高度视为恒定。解: p1/r+u12/2+gz1=p1/r+u22/2+gz2 p1=p2,u1=0,z1=h,z2=0,u2=u 2gh=u2 u2=(2gh)1/2 qv=0.785d2u2=0.785d2(2gh)1/2 1-6 密度为920kg/m3的椰子油由总管流入两支管,总管尺寸为f57mm3.5mm,两支管尺寸分别为f38mm2
5、.5mm和f25mm2.5mm。已知椰子油在总管中的流速为0.8m/s,且f38mm2.5mm与f25mm2.5mm两支管中流量比为2.2。试分别求椰子油在两支管中的体积流量、质量流量、流速及质量流速。解: qv=0.7850.0520.8=1.5710-3m3/s qv1+qv2=1.5710-3m3/s qv1/qv2=2.2 qv2=1.5710-3/3.2=4.9110-4m3/s qv1=2.2qv2=1.07910-3m3/s qm2=rqv2=9204.9110-4=0.452kg/s qm1=rqv1=9201.07910-3=0.993kg/s u2=qv2/0.785d22
6、=4.9110-4/(0.7850.022)=1.564m/s u1=qv1/0.785d12=1.07910-3/(0.7850.0332)=1.262m/s w2=ru2=9201.564=1438.6kg/(m2.s) w1=ru1=9201.262=1161kg/(m2.s)1-7 用一长度为0.35m的渐缩管将输水管路由内径100mm缩至30mm。当管内水流量为0.52m3/h,温度为10时,问:(1)在该渐缩管段中能否发生流型转变;(2)管内由层流转为过渡流的截面距渐缩管大端距离为多少?解: u1=qv1/0.785d12=0.52/(36000.7850.12)=0.0184m/
7、s Re1=d1u1r/m=0.10.01841000/0.0013077=14074000 故可以发生转变 当Re=2000时,ud=20000.0013077/1000=0.0026154 ud2=qv/0.785=0.52/(36000.785)=1.8410-4 两式相除 d=1.8410-4/0.0026154=0.07035m 由比例关系 (0.1-0.03):0.35=(0.1-0.07035):x x=(0.1-0.07035)0.35/(0.1-0.03)=0.148m1-8 直径为1.0m的稀奶油高位槽底部有一排出孔,其孔径为15mm。当以2.0m3/h的固定流量向高位槽加
8、稀奶油的同时底部排出孔也在向外排出奶油。若小孔的流量系数Cd为0.62(Cd为孔口实际流量与理想流量之比),试求达到出奶油与进奶油流量相等时高位槽的液位及所需的时间。(假设高位槽最初是空的)解: 设任一时刻槽内液位为h,则由柏努利方程得: 理论流速 uth=(2gh)1/2 实际流速:u=C0(2gh)1/2 流量: qv=pd2u/4=0.7850.01520.62(29.81h)1/2=4.8510-4h1/2 代入 qv=2/3600 m3/s, H=2/(36004.8510-4)2=1.312m 由物料衡算 qv,in-qv,out=dV/dq=0.785D2dh/dq 令y=h1/
9、2,则dh=2ydy,当h=H时,y=H1/2=1.145m 1-9 用压缩空气将密度为1081kg/m3的蔗糖溶液从密闭容器中送至高位槽,如附图所示。要求每批的压送量为1.2m3,20分钟压完,管路能量损失为25J/kg,管内径为30mm,密闭容器与高位槽两液面差为16m。求压缩空气的压强为多少Pa(表压)?解: p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf u1=0,z1=0,p2=0,z2=16 m,Shf=25J/kg u2=1.2/(20600.7850.032)=1.415m/s p1=(1.4152/2+9.8116+25)1081=1.987104Pa1-
10、10 敞口高位槽中的葡萄酒(密度为985 kg/m3)经f38mm2.5mm的不锈钢导管流入蒸馏锅,如图所示。高位槽液面距地面8m,导管进蒸馏锅处距地面3m,蒸馏锅内真空度为8kPa。在本题特定条件下,管路摩擦损失可按Shf=6.5u2J/kg(不包括导管出口的局中阻力)计算,u为葡萄酒在管内的流速m/s。试计算:(1)导管AA截面处葡萄酒的流速;(2)导管内葡萄酒的流量。解: p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf p1=0,u1=0,z1=8 m,p2=-8kPa,z2=3m,u2=u 89,81=-8000/985+u2/2+39.81+6.5u2 qv=0.
11、7850.03322.86=2.44310-3m3/s1-11 如附图所示,水从离地面18m处用f273mm5mm,长35m(包括局部阻力损失的当量长度)的管道连接到离地面10m处,并测得高低两处压强分别为345kPa和415kPa(表压)。试确定:(1)水的流动方向;(2)若管路摩擦系数取0.026,管路中水的流量为多少?解: u1=u2 p1/r+gz1=348103/1000+189.81=524.58J/kg p2/r+gz2=415103/1000+109.81=513.1J/kg u12/2+524.58=u22/2+513.1+0.026(35/0.263)u2/2 qv=0.7
12、850.26322.578=0.14m3/s1-12 如图所示,槽内水位维持不变,槽底部与内径为50mm的钢管联结,管路中B处装有一U型管压差计。当阀门关闭时读数R=350mmHg,h=1200mm。(1)阀门部分开启时,测得R=250mm,h=1250mm,若AB段能量损失为10J/kg,问管内流量为多少m3/h?(2)阀门全开时,若AB段与BC段的能量损失分别按ShfAB=1.6u2J/kg,ShfAC=7u2J/kg计算(不包括管出口阻力),u为管内流速。问B点处(压差计处)的压强为多少?解:阀门全关时: p0=RrHgg=0.35136009.81=4.67104Pa(表) HrH2Og=4.67104+hrH2Og=4.67104+1.210009.81=5.847104Pa H=5.847104/(10009.81)=5.96m阀门部分开时: pA/r+uA2/2+gzA=pB/r+uB2/2+gzB+ShfAB pA=0,uA=0,zA=H=5.96m,ShfAB=10J/kg,zB=0,uB=u pB=0.25136009.81+1.2510009.81=4.562104Pa(表) 5.969.81=4.562104/1000+u2/2+10u=2.388m/s qvh=0.7850.0522.3883600=16.87m3