食品工程原理習題和答案

1、P31:1.2.食品工程原理第一章【1-1】解；設椰子油密度為%10忽略流動損失外，由式1刈山）得占J I +T -一占一 .十'十P 2- p因為工1 - Z?上式簡化為，由連續(xù)性方程可知Q Q“ = h ,=范仁一飛44 -QQui二胃 肛二胃0.314 乂 1(尸 - O.lBxKFQ = '940；(78.314-10.142)x1(f =注】酩川尸由”精品T】解：由雷諾額表達式可知K二型 r具*2 = 31 =349"人7T,2x0027-4口 0.027x3.49x1030Re = 45Xxl02.12x1。"由判別式可知為紊流。4.【IV】解：

2、首先判斷該流體流動狀態(tài)，已知管道內徑為Kmm,dup 0.033x6x1000 小匚=1.65 x 1012x10-3_ 0.3164u-可知魂動狀態(tài)為索流由布拉休斯公式(1-59) 一。二3 & _,一 =().028 (L65x104)必 (jn £二 0.02S x x =5270.033 2因度擦引起的壓力降為%=1527x10 Pa8.I-K解：首先求泵的有效功率j設貯槽八和貯槽B兩海面分別為口端和11-U端% +一+卬=他 +而+方z. =().乙=20m I * Xp=%M1二工= 0.二名d= 9.8x20 + 10+3()二 236 J/kg空=24m 93

3、由公式(1-88)由= 3.6KWp _ HQ華 _ 24x30x1200x9.89.【卜9】解；根據公式設兩槽液面分別為I和口 口7 P ”: 7 P2 卜。十H卜 二 乙 d1卜 工儲2g .由 2gp” Z= 0, Z：二 20 m管道內水的流速為Q10x4,if ；=1.36 m/s£小 3.14x().0512x36(X)Z0.051 x36xl()(X)= 6.9xl()4-二d 51根據莫迪圖壹得Pg力系豹約為(MB2,則沿程阻力損失為=HXJOt; = 1(X)0x0.65x36000.032 J 00 x L36-0.051 2x9.8=5.92 m由表1-5可知上

4、2N? = (q17+64+3xL1).一身1.36-2x9.8= 0.93 m=4+工與二 20+592 + 0.93=26.85 ni軸功率為。HQ得 26.85x1 ()x I (MM )x9.8 1/= =l A>4l(XX)7 1(X)0 乂 0,7x360010.11-101解：根據公式(l-3ld),設貯槽液面和蒸發(fā)器水平管出口分別為1一1和口TI73；7 P2 門 r,Z 1卜 =Z, H11"工2g-戌？gQ|8% = 0,工二=2.45 m/js'"小 x0-051-x3600 44P產】xlPa. p. =lxia'-40x1fr

5、t=6x10+PaZ1 = 0. Z, = 20 m管道內溶液流動狀態(tài)為D dup ().05 lx 245x1060“二r -'二 12, IO根據莫迪囹查得阻力系數約為WE ,則沿程阻力損失為502,452=（）.）2 xx0.051 2x9.8=6 in1245-2x9.8由表1-5可知管道進口和出口的局部阻力系數,u1E.二 (O5 + LO)-o=0,46 m*+上+ % +兒 一 3 p? 2g 人2o應J)+ 6 + O,46I ()60 x 9.8=22.6 m軸功率為11p HQj 22.6k 18 xH)60x9X10(X)77KX)0x().65x36(X)= 1

6、.81 kWKm il解:根據公式(i-3id),設貯槽港面和萱路出口分別為-i4 +,+ 二 z口 +一 %一位 f華 2g -e 2gQ69=0.，= *=3.3 ni/s一”小 二 406254360044l = Pj = 1 x I (V PaZr = 0, Zj = 2 ni管道內溶滿流動狀態(tài)為口 dup （10254x3.3x1240 . .” 4華= 1.4x 10p7x1。一假設管道粗糙度較小？利用公式3-5估草阻力系數,0.31640.3164八人龍-口 0一= 7.7丁 （L4x104）'則沿程阻力損失和局部阻力損失為勺=K20J)3x 0.0254+ 6x1.17

7、x64 2x0.17 x2x9,8= 40.5 m4 3-= 2+40.52x9.8=43 ni第二章P78:【1】一食品冷藏室由內層為為51 mm厚的混凝土所組成19 mm厚的松木，中層為軟木層，外層內壁面溫度為-17.8 C ,混凝土外壁面溫C。松木、軟木和混凝土的平均熱導率分別為0.151,0.043 3,0.762 W/（m K）,要求該冷藏室的熱損失為 15W/m2。求所需軟木的厚度及松木和軟木接觸面處的溫度。解：三層平壁的導熱。1）所需軟木的厚度2b由:1）所需軟木的厚度區(qū).T.-T.曰 一294+17.S:= 0.051 區(qū) 0.0190.762 +0.0+33 + 0.151解

8、得；b. = 0.128m2）松木和軟木接觸面處的溫度心由 c/ = 15 0,019 0?151解得；十【4】將粗碎的番茄通過內徑為 60 mm的管子從20 c加熱到75 C。其流量為1 300 kg/h,管內壁面溫度為105 C ,求對流傳熱系數。 已知粗碎的番茄物性數據如下：尸1 050 kg/m3;cp=3.98 kJ/（kg -K）; =2.15 mPa s（47.5C時）,1.2 mPa- s（105C時）；2=0.61 W/（m - K）。解：流體在管內被加熱管中流速:V.1300 /1050/3600- 0.0 子 4=012二/sdtup 0.06x0.122x105034R

9、e =3.57 5x 10 < 1x10fl i.lSxlO-339gMi爐 >2.1“10二 061= 14.032000<Re<lxlO為過渡流，且為高粘度疣體。二 a = 0Q27?R- Pr3 (幺嚴'門木11,1 q= 0,027x x(3575xltf)&ax(14,03)5x(-)e1 =50(tr/(m2X) 0,0612校正系數為： = l-6xlOj /Reri =1 -6xL0; 357a =07589二以二a0 =500父0.7589=37部)(>)用5.一帶有槳式攪拌器的容器內裝有溫度為37.8 C的料液。用夾套內的蒸汽加

10、熱。容器內徑為1.22 m攪拌器直徑為0.406 m轉速為2.5 r/s,容器壁溫為93.3 Co料液的物性為：尸977 kg/m3;Cp=2.72 kJ/ （kg K）; =100 mPa s（37.8C時）,7.5mPa s（93.3C時）料液熱導率）/（599.0KmW。求料液對容器壁的對流傳熱系數。解：該對流屬于流體在攪拌梢內強制對流。艮3= S4*"'77 = J026.12u200 “ 10$M 100xl0-?d D.406 nr. 5nL m ,1- sa 0333(Z 025 0.6D 1.22故流體在淤隔M流制好般聯式粉a = C(Z)(吐力氣山約;JL嚴

11、* 口壯 A Afr根據P4S表2-4查得工容器夾套內壁平漿做拌器CO.弱，E2/3. 由題得料液平故物也嚇：戶 977的"二力兒依K53.75 xlO-3 Fa.5rz= 0J9?(7! K)= 0.36(0.599 0.406x25x977 liT Too； io丁曲小、叫皿靖晨吧嗎 0.5W工 5x107-498.73IIT筆 相酊俗器壁的前端傳熱梟數為49g.73/4療長)。8.246)烤爐內在爆一塊面包,已知爐壁溫搜為 m r,面包短畫的黑度為也25抬西溫a 為1 匚表面相為。一?；? nz 爐火表皿枳迎遠大于位位玄血枳求烤爐向這決面包幅對 傳里的熱旦.解工內物體構成封閉空

12、間，口，一品,山下式計訐輻射隹熱卡= 5.67xlOsxO K5xOl)645x(37?4 4484)= Y5 I 跳貨號表樂爐常河也傳逆熱f丸10在逆流換熱器中，用初溫為20 c的水將1.25 kg/s的液體比熱容為1.9 kJ/(kg - K)、密度為850 kg/m3由80 c冷卻到30 C。換熱器的列管直徑為25 mmx2.5 mm水走管內。水側和液體側的對流傳熱系數分別為850 W/ (m2 - K)和1 700W/ (m2 K),污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于 50 C,求水的流量和換熱器的傳熱面 積。解：傳熱量為。二七式心一心2)= 1,25x1.9x10' x(

13、SO-3O) = 118.75xl0J又。二11&75Msc戶(Ta -。) 4.1 S7xltf x (50-20)骷全水流量為0945%/外 取管壁的熱導率為二4斯5K），則有.1=47L5 獷/(用 )三)125x10、:5、2511Lti ( H x17002x452020 850傳熱面積由下式it算:熱流體工80 T 30c冷流體，50X-20TAT, = 30TC AT. =ior Mia*二土U = 1&2P將已知值代入式，希=13,8mg ll&75xl爐-Jg -471.5x18212.12-23在列管換熱器中用冷水冷卻內口水在直柱為中19 mX2皿的

14、列管內流動。己知管 內水儡附端傳熱系域為3 490內 EK).管外油»相腑傳熱系數為25M盯水3IO.換熱器在使用一段時間后.管壁兩側均有污垢形成，水側污垢熱機為O.QOO 26 一 0% 泄健污垢熱阻為0.000 17(5 - 0孔 管理的熱野率為45 V/ (irKX求：(1 )基于管 外表面枳的息傳熱系數：I力 產牛方垢后熱陰增加的"分薊.解；以外表面為基準，<1)基干管外表面的總傳熱系數A"產生污垢前的總熱阻;-+Lh()-+- 4,29x 10 3wi.A /U 2582x451515x3490Ka = - =!-=233W/tn1 .K)兒 4,

15、29x10 3(2)產生污垢后熱阻增加的有分數R為 產牛.污垢后的總熱阻工二4 29 x 10- 0.000176+ 0.00026 第=4,79x1015/?% =用一兒-4'7”429 xl(H)% 一 | ,7%4,29【14】某列管換熱器的管程走冷卻水，有機蒸汽在管外冷凝。在新使 用時冷卻水的進、出口溫度分別為 20 C和30 Co使用一段時間后，在冷卻水進口溫度與流量相同的條件下，冷卻水出口溫度降為26 C。已知換熱器的傳熱面積為16.5 m2有機蒸汽的冷凝溫度為80 C,冷卻水流量為2.5 kg/s,求污垢熱阻。解：無污垢時的傳熱量：精品Q = c(Tc2 契)=2.5x4

16、J8aIO3 x(3O-20) = 1047x10,4有機蒸汽: 冷水:80 T 801c30 -精品的=50 AT： =60t1-5=50-6。50、Ln( 1)AT.60 104.7x1055H.16.5x5485有污垢時的傳熱量;Q 二口"產(74-Tfl) = 2.5x 4.187 xlOJ x(26-20)= 62.81xlOdJT'有機蒸汽:冷水:80->801C26+ 20C7； =54(的=60TCAT 二E必一轉 546。工同（半）人爆）Ain.OU*= 56.95C62.81xl0316.5x5695=66.84J7 (而 K)=6.32x1066 84 115.7【16】有一套管換熱器，內管為19 mmx 2 mm,管長為2 m,管內的水與環(huán)隙中的油逆流流動。油的流量為270 kg/h,進口溫度為100 C,水的流量為360 kg/h,進口溫度為10 Co若忽略熱損失，且知以管外表面積為基準的總傳熱系數為374 W/ (m2 - K)，油的比熱容為1.88 kJ/（kgK）,求油和水的出口溫度分別為多少？姆勒K的比嬸為q =4.