第三章 習(xí)題解答(共16頁(yè))

1、食品工程原理習(xí)題解答PAGE PAGE 18第三章 習(xí)題(xt)解答(jid)1用落球法測(cè)定某液體(yt)的黏度（落球黏度計(jì)），將待測(cè)液體置于玻璃容器中測(cè)得直徑為6.35mm的鋼球在此液體內(nèi)沉降200mm所需的時(shí)間為7.32 s,已知鋼球的密度為7900 kg/m3，液體的密度為1300kg/m3。試計(jì)算液體的黏度。解：小球的沉降速度：ut=Ht=0.27.32=0.0273 m/s設(shè)在斯托克斯區(qū)沉降，則由斯托克斯定律：=dp（p-）g18ut=（0.00635）2（7900-1300）9.81180.0273=5.31 Pa校核：算出顆粒雷諾數(shù)：Re=dput=0.006350.027313

2、005.31=0.0421屬斯托克斯沉降。上述計(jì)算有效。該液體的黏度為5.31Pa.s2密度為1850kg/m3的固體顆粒，在50和20水中，按斯托克斯定律作自由沉降時(shí)，求：= 1 * GB3它們沉降速度的比值是多少？= 2 * GB3若微粒直徑增加一倍在同溫度水中作自由沉降時(shí)，此時(shí)沉降速度的比值又為多少？解：= 1 * GB3由附錄查得有關(guān)溫度下水的性質(zhì)：20時(shí)，密度20998kg/m3，黏度201.00510-3 Pas50時(shí)，密度50988kg/m3，黏度500.54910-3 Pas= 2 * GB3此時(shí)，d=2d，s，均相同；據(jù)可得：3擬采用(ciyng)底面積為14m2的降沉室回收

3、常壓爐氣中所含的球形固體顆粒(kl)。操作條件下氣體的密度為0.75kg/m3，黏度為2.610-5Pas；固體(gt)的密度為3000kg/m3；要求生產(chǎn)能力為2.0 m3/s，求理論上能完全捕集下來(lái)的最小顆粒直徑dmin。解：= 1 * GB3在該降塵室內(nèi)能完全分離出來(lái)的最小顆粒的沉降速度為：ut= Vsbl=2.014=0.1429 m/s= 2 * GB3假設(shè)沉降在滯流區(qū)，則可用斯托克斯公式求dmin。dmin=18uts-g12182.610-50.142930009.8112=47.710-6 m=47.7 m校核沉降流型：Re=dminut=47.71060.14290.752.

4、610-5=0.19651故原假設(shè)正確，求出的dmin有效。4用一多層降塵室以收集去玉米淀粉干燥尾氣中的細(xì)玉米淀粉(簡(jiǎn)稱細(xì)粉)。細(xì)粉最小粒徑為8m，密度為1500kg/m3。降塵室內(nèi)長(zhǎng)4.1m，寬1.8m，高4.2m，氣體溫度為150，黏度為3.410-5Pas，密度為0.5kg/m3，若每小時(shí)的尾氣量為2160m3。試求降塵室內(nèi)的隔板間距及層數(shù)。解：= 1 * GB3操作條件下?tīng)t氣處理量為：Vs=21603600273+150273=0.93 m/s= 2 * GB3假設(shè)沉降在滯流區(qū)，可求出utut=d2（s-）g18=（810-6）2（1500-0.5）9.81183.410-5=1.51

5、0-3 m/s而氣體(qt)水平通過(guò)速度：u=vsbH=0.931.84.2=0.12 m/s= 3 * GB3層數(shù)nn=vsblut-1=0.931.84.11.510-3-1=84-1=83= 4 * GB3隔板( bn)間距h由H=(n+1)h可得：h=Hn+1=4.284=0.05 m= 5 * GB3核算(h sun)顆粒沉降和氣體流動(dòng)是否都在滯流區(qū)Re=dut=810-61.510-30.53.410-5=1.810-41在滯流區(qū)de=2bhb+h=21.80.051.8+0.05=0.097 m氣體流動(dòng)的Re為：Re=deu=0.0970.120.53.410-5=1712000

6、在滯流區(qū)。故降塵室計(jì)算合理，結(jié)果有效。5采用標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器除去爐氣中的球形顆粒。要求旋風(fēng)分離器的生產(chǎn)能力為2.0m3，直徑D為0.4m，適宜的進(jìn)口氣速為20m/s。干燥尾氣的密度為0.75kg/m3，黏度為2.610-5Pas（操作條件下的），固相密度為3000 kg/m3，求：= 1 * GB3需要幾個(gè)旋風(fēng)分離器并聯(lián)操作；= 2 * GB3臨界粒徑dc；= 3 * GB3分割直徑d50；= 4 * GB3壓強(qiáng)降p。解：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器，h=D/2，b=D/4，Ne=5，=8= 1 * GB3并聯(lián)旋風(fēng)分離器數(shù)n：?jiǎn)闻_(tái)旋風(fēng)分離器的生產(chǎn)能力為：(Vs)單=hbui=(D/2)(D/4)ui(

7、0.42/8)20=0.40m3/sn=Vs/(Vs)單=2.0/0.40=5= 2 * GB3求臨界(ln ji)粒徑dcb=D/4=0.4/4=0.1m，Ne=5，代入下式：dc=9bNesui=92.610-50.15300020=4.9810-6 m=4.98 m= 3 * GB3分割(fng)直徑d50d500.27D（s-）ui0.272.610-50.4300020=3.55410-6 m=3.554 m= 4 * GB3壓強(qiáng)(yqing)降pp=ui22=80.75（20）22=1200 Pa6某淀粉廠的氣流干燥器每小時(shí)送出10000 m3帶有淀粉的熱空氣，擬采用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離

8、器收取其中的淀粉，要求壓強(qiáng)降不超過(guò)1250 Pa，已知?dú)怏w密度為1.0 kg/m3，試選擇合適的型號(hào)。解：題中已規(guī)定采用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器，則其型號(hào)可由其生產(chǎn)能力表中來(lái)選。題中熱空氣的允許壓強(qiáng)降為1250 Pa，需要進(jìn)行校正。從教材附錄19中查出5號(hào)擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器（直徑為D=525mm）在1570 Pa的壓強(qiáng)降下操作時(shí)，生產(chǎn)能力為5000m3/h現(xiàn)在要達(dá)到10000m3/h的生產(chǎn)能力，可采用兩臺(tái)并聯(lián)。（也可采取其他的同樣合理的選擇）7在恒定壓差下用尺寸為635mm635mm25mm的一個(gè)濾框（過(guò)濾面積為0.806m2）對(duì)某懸浮液進(jìn)行過(guò)濾。已測(cè)出過(guò)濾常數(shù)K=410-6 m2/s，濾餅體積與濾液體

9、積之比為0.1，設(shè)介質(zhì)阻力可忽略，求：= 1 * GB3當(dāng)濾框充滿濾餅時(shí)可得多少濾液？= 2 * GB3所需過(guò)濾時(shí)間。解：= 1 * GB3求濾液量V濾餅(l bn)體積：題給濾液(ly)體積：= 2 * GB3求過(guò)濾(gul)時(shí)間t當(dāng)介質(zhì)阻力可略時(shí)，8用板框壓濾機(jī)在9.81104 Pa恒壓差下過(guò)濾某種水懸浮液。要求每小時(shí)處理料漿8m3。已測(cè)得1m3濾液可得濾餅0.1m3，過(guò)濾方程式為：（t單位為s）求：= 1 * GB3過(guò)濾面積A。= 2 * GB3恒壓過(guò)濾常數(shù)K、qe、te。解：= 1 * GB3過(guò)濾面積A由題給：代入題給過(guò)濾方程：解出：A=5.782m3= 2 * GB3求過(guò)濾常數(shù)K、q

10、e、te把題給過(guò)濾方程與恒壓過(guò)濾方程相比較，可得K=510-4m3/s； 2Ve=1m3；故Ve=0.5m3qe=Ve/A=9某板框式壓濾機(jī)，在表壓為2101.33103 Pa下以恒壓操作方式過(guò)濾某懸浮液，2小時(shí)后得濾液10m3；過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略，求：= 1 * GB3若操作時(shí)間縮短為1小時(shí)，其他情況不變，可得多少濾液？= 2 * GB3若表壓加倍，濾餅不可壓縮，2小時(shí)可得多少(dusho)濾液？解：= 1 * GB3介質(zhì)(jizh)阻力可略時(shí)，有的恒壓過(guò)濾(gul)方程式，題給t12 h，t21 h，其他情況不變，懸浮液不變，不變，則有：，K、A不變，故有：= 2 * GB3因改變，恒壓過(guò)

11、濾方程為：而K、A不變可得：10某板框式壓濾機(jī)的過(guò)濾面積為0.2m2，在壓差p=151.99 kPa下以恒壓操作過(guò)濾一種懸浮液，2小時(shí)后得濾液4m3，介質(zhì)阻力可略，濾餅不可壓縮，求：= 1 * GB3若過(guò)濾面積加倍，其他情況不變，可得多少濾液？= 2 * GB3若在原壓差下過(guò)濾2小時(shí)后用0.5m3的水洗滌濾餅，需多長(zhǎng)洗滌時(shí)間？解：原工況下的過(guò)濾常數(shù)K為：（介質(zhì)阻力可略）= 1 * GB3過(guò)濾面積加倍，其他情況不變可得濾液量：= 2 * GB3求洗滌時(shí)間對(duì)于板框壓濾機(jī)，因介質(zhì)阻力可略，故Ve=0，題給Vw=0.5m3代入后可得：71942 s2 h11用板框式壓濾機(jī)在2.95105 Pa的壓強(qiáng)差

12、下，過(guò)濾某種懸浮液。過(guò)濾機(jī)的型號(hào)為BMS20/635-25，共26個(gè)框?，F(xiàn)已測(cè)得操作條件(tiojin)下的過(guò)濾常數(shù)K=1.1310-4 m2/s，qe=0.023m3/m2，且1m3濾液(ly)可得濾餅0.020m3求：= 1 * GB3濾餅充滿(chngmn)濾框所需的過(guò)濾時(shí)間。= 2 * GB3若洗滌時(shí)間為0.793h，每批操作的輔助時(shí)間為15min，則過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力為多少？解：= 1 * GB3過(guò)濾時(shí)間t過(guò)濾面積為：濾餅體積為：濾液體積為：而q=V/A=13.10/20.98=0.624m3/m2 過(guò)濾時(shí)間= 2 * GB3生產(chǎn)能力Q操作周期=t+w+D=3700+0.7933600

13、+1560=7455s Q12現(xiàn)用一臺(tái)GP5-1.75型轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（轉(zhuǎn)鼓直徑為1.75m，長(zhǎng)度0.98m，過(guò)濾面積5m2，浸沒(méi)角120o）在66.7kPa真空度下過(guò)濾某種懸浮液。已知過(guò)濾常數(shù)K=5.1510-6m2/s，每獲得1m3濾液可得0.66m3濾餅，過(guò)濾介質(zhì)阻力忽略，濾餅不可壓縮，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為1r/min求過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力及轉(zhuǎn)筒表面的濾餅厚度。解：= 1 * GB3生產(chǎn)能力Q轉(zhuǎn)筒過(guò)濾(gul)面積轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)(jn mi)度介質(zhì)(jizh)阻力可忽略時(shí)，可用下式計(jì)算Q：Q= 2 * GB3求濾餅厚度L轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一周獲得的濾液量為：厚度13擬在9.81103Pa的恒定壓強(qiáng)差下過(guò)濾懸浮液。濾餅

14、為不可壓縮，其比阻r為1.331010 1/m2，濾餅體積與濾液體積之比v為0.333m3/m3，濾液的黏度為1.010-3Pa.s；且過(guò)濾介質(zhì)阻力可略，求：= 1 * GB3每平方米過(guò)濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過(guò)濾時(shí)間t。= 2 * GB3若將此過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍可以再獲得多少濾液。解： = 1 * GB3 求t由題給條件可得，單位面積上所得濾液量q =1.5m3/m2題給濾餅為不可壓縮，則s=0，r = r=常數(shù)，代入已知量則：當(dāng)過(guò)濾介質(zhì)可略時(shí)，q2=Kt，則有 = 2 * GB3 過(guò)濾時(shí)間加倍時(shí)，增加的濾液量增加的濾液量為：即每平方米過(guò)濾面積上將再得0.62m3濾液。14擬用標(biāo)準(zhǔn)型旋

15、風(fēng)分離器除去爐氣中的球形顆粒。已選定(xun dn)分離器直徑D=0.4m，固相密度(md)為3000 kg/m3，氣相密度(md)為0.674 kg/m3，黏度為3.810-5 Pas；操作條件下的氣體量為1200 m3/h，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器h=D/2，b=D/4，Ne取5，=8，且簡(jiǎn)化假設(shè)取T=i。求：= 1 * GB3離心分離因數(shù)Kc。= 2 * GB3臨界粒徑dc。= 3 * GB3分割粒徑d50。= 4 * GB3壓強(qiáng)降p。解：= 1 * GB3求Kc= 2 * GB3求dc= 3 * GB3求d50= 4 * GB3求p15已知某板框壓濾機(jī)過(guò)濾某種濾漿的恒壓過(guò)濾方程式為：(t單

16、位為s）求：= 1 * GB3過(guò)濾(gul)常數(shù)K，及te。= 2 * GB3若要在30min內(nèi)得到(d do)5m3濾液(ly)（濾餅正好充滿濾框），則需框內(nèi)每邊長(zhǎng)為810mm的濾框多少個(gè)？解： = 1 * GB3 求過(guò)濾常數(shù)K，qe及te。恒壓過(guò)濾方程式為：把此式與題給的方程式進(jìn)行比較可得到：K=510-4m2/s，而2qe=0.04，qe=0.02m3/m2求te = 2 * GB3 求所需濾框數(shù)n將t=3060 s代入過(guò)濾方程式：；整理得：，解方程得：因故故，A=2nb2（個(gè)），取5個(gè)。16用轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某種懸浮液，料漿處理量為25m3/h，已知濾餅體積與濾液體積之比為0.08，

17、轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)度為1/3，過(guò)濾面積為2.11m2，現(xiàn)測(cè)得過(guò)濾常數(shù)K為810-4m2/s，過(guò)濾介質(zhì)阻力可略。求此過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)速n。解：= 1 * GB3Q（生產(chǎn)能力）= 2 * GB3求n當(dāng)介質(zhì)阻力可略時(shí)，代入已知量Q，A，K，可得：解得：，即解出17一砂濾器在粗砂礫層上，鋪有厚750mm的砂粒層，以過(guò)濾(gul)工業(yè)用水，砂礫的密度2550 kg/ m3，半徑(bnjng)0.75mm，球形度0.86，床層松密度為1400 kg/ m3。今于過(guò)濾(gul)完畢后用14的水以0.02m/s的空床流速進(jìn)行砂層返洗。問(wèn)砂粒層在返洗時(shí)是否處于流化狀態(tài)？解：若返洗時(shí), 砂粒層處于流化狀態(tài)。由本章式(3-61）u

18、mf=已知：p=2550 kg/m3；s=0.86；=0.02m/s；dp=0.75 mm；=1400 kg/m3查附錄1：14水；=1.18510-3Pas則m/s故上述m/s錯(cuò)誤引用下列計(jì)算表達(dá)式，該式適用于所有雷諾數(shù)（Rep）范圍。有：=0.0135 m/s再ut設(shè)為過(guò)渡(gud)區(qū)，ut用阿倫定律(dngl)計(jì)算式=Rep 1 Rep 20 故不成立。要用另外方式計(jì)算，即：1005.6661062.1395.129.1106Re29.167.153mfppmfudsmu故以上(yshng)計(jì)算正確操作(cozu)氣速19小麥(xiomi)粒度5mm，密度1260 kg/ m3；面粉粒度0.1mm，密度1400 kg/ m3。當(dāng)此散粒物料和粉料同樣以20空氣來(lái)流化時(shí)，試分別求其流化速度的上、下限值，并作大顆粒和小顆粒流化操作的比較（比較ut/umf）。解：由題知：小麥：d p1=0.005m , p1=1260kg/m3面粉：d p2=110-4 m p2 =1400 kg/m3查20空氣：=1.205 kg/m3 ，=1.8110-5PaS流化速度的下限值為umf，可用李伐公式計(jì)算：umf=