食品工程原理練習(xí)題

1、傳熱練習(xí)題1、 某加熱器外面包了一層厚度為300mm 的絕緣材料，該材料的熱導(dǎo)率為0.16W/(m C),已測得該絕緣層外緣溫度為 30C ,距加熱器外壁250mm處 為 75 ，試求加熱器外壁面的溫度為多少？2、用套管換熱器將果汁從80c冷卻到30C,果汁比熱為3.18kJ/kgC,流量為 240kg/h。冷卻水與果汁呈逆流進(jìn)入換熱器，進(jìn)口和出口溫度分別為 10c和 20，若傳熱系數(shù)為450W/m 2，計(jì)算換熱面積和冷卻水用量。3、在一內(nèi)管為25mm< 2.5mm的套管式換熱器中，用水冷卻苯，冷卻水在管程 流動(dòng)，入口溫度為290K,對流傳熱系數(shù)為850W/(m2 K),殼程中流量為1.

2、25kg/s 的苯與冷卻水逆流換熱，苯的進(jìn)、出口溫度分別為350K、300K,苯的對流傳熱系數(shù)為1700 W/(m2 K),已知管壁的熱導(dǎo)率為45 W/(m -K),苯的比熱容 為cp=1.9 kJ/(kg C ),密度為4880kg/m3。忽略污垢熱阻。試求：在水溫不超 過 320K 的最少冷卻水用量下，所需總管長為多少(以外表面積計(jì))？4、 在一單程列管式換熱器中，用130的飽和水蒸汽將36000kg/h 的乙醇水溶液從25c加熱到75Co列管換熱器由90根25m由2.5mm,長3m的鋼管 管束組成。乙醇水溶液走管程，飽和水蒸汽走殼程。已知鋼的熱導(dǎo)率為45W/(mC),乙醇水溶液在定性溫度

3、下的密度為880kg/m3,粘度為1.2X103Pas,比熱為4.02kJ/(kg C),熱導(dǎo)率(即導(dǎo)熱系數(shù))為 0.42W/(m C),水蒸 汽的冷凝時(shí)的對流傳熱系數(shù)為 104W/(m2C),忽略污垢層熱阻及熱損失。試 問此換熱器是否能完成任務(wù)(即換熱器傳熱量能否滿足將乙醇水溶液從25加熱到75)？已知：管內(nèi)對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式為0.023( /d)Re0.8 Pr0.4， Pr Cp / 。干燥練習(xí)題5、 某物料在連續(xù)理想干燥器中進(jìn)行干燥。物料處理量為3600kg/h, 物料含水量由20%降到5% (均為濕基)。空氣初始溫度為20C ,濕度為0.005kg/kg絕干氣，空氣進(jìn)干燥器時(shí)溫度為1

4、00 ， 出干燥器時(shí)溫度為40 。試求：(1)空氣消耗量；(2)預(yù)熱器傳熱量。6、在某干燥器中干燥砂糖晶體，處理量為100kg/h,要求將濕基含水量由40%減至5%。干燥介質(zhì)為干球溫度20 ，相對濕度15%的空氣，經(jīng)預(yù)熱器加熱 至80c后送至干燥器內(nèi)。空氣在干燥器內(nèi)為等始變化過程，空氣離開干燥器 時(shí)溫度為30C ,總壓為101.3kPa。試求： 水分汽化量； 干燥產(chǎn)品量； 濕空氣的消耗量； 加熱器向空氣提供的熱量。（注：在常壓下，20c時(shí) 水的飽和蒸汽壓為2.335kPa）7、在理想干燥器中，將某物料從含水量 5%干燥到0.5% （均為濕基）。干燥器生 產(chǎn)能力為1.5kg濕原料/s。27C,濕

5、度為0.007kg水/kg絕干氣的新鮮空氣經(jīng) 預(yù)熱器加熱至100c進(jìn)入干燥器，出干燥器時(shí)溫度為 52 Co若干燥器的熱損 失可忽略不計(jì)，試求絕干空氣消耗量及空氣離開干燥器時(shí)的濕度。8、常壓下（Pa=101.3 kPa）,將干球溫度為30 C、濕度為0.010 kg/kg干氣的空 氣，經(jīng)預(yù)熱器加熱后溫度升高至120 C,然后將加熱的空氣送入干燥器中干 燥物料。干燥的過程可視為等始干燥過程，當(dāng)空氣離開干燥器的時(shí)候相對濕 度達(dá)到60%。請將空氣從進(jìn)入預(yù)熱器到離開干燥器的整個(gè)過程在下面濕空氣的I-H圖上表示出來； 請根據(jù)第一問所作的圖查出空氣離開干燥器時(shí)的干球溫度為 C,濕 度為 kg/kg干氣； 請

6、根據(jù)已知條件以及第二問的結(jié)果計(jì)算出含100 kg絕干空氣的新鮮空氣從進(jìn)入預(yù)熱器到離開干燥器的整個(gè)過程中空氣中增加的水分質(zhì)量為 kg蒸儲(chǔ)練習(xí)題9、一常壓操作的連續(xù)精儲(chǔ)塔中分離某理想溶液，原料液組成為0.4,儲(chǔ)出液和釜 殘液組成分別為0.95和0.05 （均為輕組分的摩爾分?jǐn)?shù)），操作條件下，物系 的相對揮發(fā)度a= 2.0,若操作回流比R=1.5Rmin,泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂為全凝器。 試計(jì)算提儲(chǔ)段操作線方程。10、 下圖是雙組分理想物系的溫度組成圖，物系從狀態(tài)點(diǎn)。開始依次變化至A、P、D、Q點(diǎn)，請寫出每個(gè)狀態(tài)點(diǎn)下對應(yīng)的氣相和液相組成（注：若沒有 則不必寫出）狀態(tài)點(diǎn)xyOAn(y)11、 用連續(xù)精儲(chǔ)塔每小

7、時(shí)處理100kmol含苯40%和甲苯60%的混合液，要求儲(chǔ)出液中含苯90%,殘液中含苯1% （組成均以kmol%計(jì)），試計(jì)算： 儲(chǔ)出液和殘液各多少kmol/h 飽和液體進(jìn)料時(shí)，已估算出塔釜每小時(shí)汽化量為132kmol,問回流比為多少12、某連續(xù)精儲(chǔ)塔，泡點(diǎn)進(jìn)料，已知操作線方程如下：精儲(chǔ)段：y=0.8x+0.172提儲(chǔ)段：y=1.3x-0.018試求：原料液、儲(chǔ)出液、釜液組成及回流比。沉降練習(xí)題13、 求密度為2360kg/m3,直徑為60微米的球形顆粒在常溫水中的沉降速度。14、 密度為2150kg/m3的煙灰球形顆粒在20c空氣中層流沉降的最大顆粒直徑是多少。過濾練習(xí)題15、 BMS50/8

8、10-25型板框壓濾機(jī)，濾框尺寸為 810 mmX 810 mmX 25 mm共36個(gè)框，現(xiàn)用來包壓過濾某懸浮液。操作條件下的過濾常數(shù)為K=2.72 X 150m2/s, qe=3.45 x 130m3/m2,每濾出1 m3濾液的同時(shí)，生成0.148 m3的濾渣。 求：濾框充滿濾渣所需時(shí)間（min）；若洗滌時(shí)間為過濾時(shí)間的2倍，輔助時(shí)間為15 min,其生產(chǎn)能力為多少？（生產(chǎn)能力以每小時(shí)獲得的濾液體積計(jì)）16、 用某板框過濾機(jī)過濾葡萄糖溶液，加入少量硅藻土作助濾劑。在過濾表100kPa下過濾2h,頭1h得濾液量為8m3。假設(shè)硅藻土是不可壓縮的，且忽略介質(zhì)阻力不計(jì)，試問： 在第 2h 內(nèi)可得多少

9、濾液？過濾2h后用2m3清水（黏度與濾液相近）在同樣壓力下對濾餅進(jìn)行橫穿洗滌，求洗滌時(shí)間。17、 某板框式壓濾機(jī)的過濾面積為0.2m2,在壓差 p 1.5atm下以恒壓操作過濾一種懸浮液，2 小時(shí)后得濾液4m3， 介質(zhì)阻力可略，濾餅不可壓縮，求：若過濾面積加倍，其他情況不變，可得多少濾液？若在原壓差下過濾4小時(shí)后用0.5m3的水洗滌濾餅，需多長洗滌時(shí)間？蒸發(fā)練習(xí)題18、在單效真空蒸發(fā)器內(nèi)，每小時(shí)將1500kg 牛奶從質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%濃縮到50%。已知進(jìn)料量的平均比熱容為3.90kJ/（kg -K）,溫度為80 C ,加熱蒸汽表壓0.1MPa, 出料溫度為60C,蒸發(fā)器傳熱系數(shù)為1160 W/（m

10、2 - K）,熱損失為5%。試求 蒸發(fā)水量和成品量； 加熱蒸汽消耗量； 蒸發(fā)器傳熱面積。19、在單效膜式蒸發(fā)器中，每小時(shí)將20噸 15%的某水溶液連續(xù)濃縮到25%，原料液溫度為75C,已知蒸發(fā)操作的平均壓強(qiáng)（絕壓）為50kPa （該壓強(qiáng)下飽和蒸 汽的汽化潛熱為2304.5kJ/kg,飽和溫度為81.2C）；加熱蒸汽壓強(qiáng)為196.2KPa （絕壓） （該壓強(qiáng)下飽和蒸汽溫度為119.6 ，汽化潛熱為2206kJ/kg） 。若 K 為1000W/（ m2. ） ，熱損失為總傳熱量的5%，傳熱溫度差損失為5.8 。求： （ 1）蒸發(fā)器的傳熱面積S；（ 2）加熱蒸汽用量D。20、用一單效蒸發(fā)器將2500

11、kg/h 的某水溶液由10%濃縮到25%（均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），原料液比熱為3.9kJ/（kg- C）o已知加熱蒸氣壓力為200kPa （絕壓），蒸發(fā) 室內(nèi)壓力為40kPa （真空度），假設(shè)溶液的沸點(diǎn)升高為5C,熱損失為20kWo試 計(jì)算進(jìn)料溫度為25 時(shí)，加熱蒸汽消耗量。當(dāng)?shù)卮髿鈮喝?00kPa。流體輸送練習(xí)題20、用離心泵將20 C的水從敞口貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。泵 吸入與壓出管路直徑相同，均為 76 mm<2.5 mm。水流經(jīng)吸入與壓出管路（不 包括噴頭）的能量損失分別為5Wfi=2u2及>Wf2=10仔（J/kg）,式中，u為水在管 內(nèi)的流速。在操作條件下，泵入

12、口真空度的讀數(shù)為26.6 kPa,噴頭處的壓力為98.1 kPa （表壓）。試求泵的有效功率（kW）0 （20分）21、在一定轉(zhuǎn)速下測定離心泵的性能，吸入管與壓出管的內(nèi)徑分別為70mm和50mm。當(dāng)流量為30m3/h時(shí)，泵入口處真空表與出口處壓力表的讀數(shù)分別為40kPa和215kPa,兩測壓口間的垂直距離為 0.4m,軸功率為3.45kW。試計(jì)算泵的壓頭 與效率。22、如圖所示，密度為 800kg/m3、黏度為1.5mPas的液體，由敞口高位槽經(jīng)114mm< 4mm的鋼管流入一密閉容器中，其壓力為0.16MPa （表壓）,兩槽的液 位恒定。液體在管內(nèi)的流速為1.5m/s,管路中閘閥為半開，管壁相對粗糙度e /d0.002,試計(jì)算兩槽液面的垂直距離。制冷23、有一立式、雙缸氨壓縮制冷機(jī)，具制冷量為 Qo=4.186 x5（kJ/h,其操作的蒸 發(fā)溫度To=-15C ,冷凝溫度Tk=+25C ,過冷溫度Tu= + 20C。（1）請?jiān)谙旅鍺H 的lgp-h圖上作出制冷循環(huán)示意圖；（2）已知壓縮機(jī)的總效率為70%,計(jì)算：單 位制冷量；制冷劑循環(huán)量；制冷劑