食品工程原理第一章习题

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第一章 流体力这基础

1. 解：已知d1 = 0.02m，d2 = ，Δp = 800Pa，ρ = 940kg/m3 列出伯努利方程

根据题意：z1 = z2，Δp = p1 – p2，由此得：

p2u2-u12 (1) 2再与连续性方程联立

解得：u2 = 1.398 m/s，由此求得：

Q1.58104(m3/s)

2.解：已知Q2103m3/s，d = 0.027m，2.12103Pas，ρ = 1030kg/m3。

根据流量求出流速

u3.49m/s

Re4.581041104

∴ 此管内流动为紊流。

3.解：已知：Q1.5104m3/s，d = 0.01m，40103Pas，ρ = 940kg/m3，l = 27m。

列出伯努利方程：

2u12p2u2gz1gz2Lf

22p1根据已知条件得：z1 = z2，u1 = u2。由此得：

pLf

根据流量求出流速，再判断流动状态

∴ 此管内流动为层流。

计算0.1426

lu2根据范宁公式：Lf计算Lf702.23J/kg

d2由此得： pLf0660kPa

4. 解：已知：u = 6 m/s，d = 0.033m，l = 100m。12103Pas，ρ = 1000kg/m3

2u12p2u2gz1gz2Lf

22p1根据已知条件得：z1 = z2，u1 = u2。由此得：

pLf

判断流动状态

∴ 此管内流动为紊流。管内壁为水力光滑管，所以可认为粗糙度Δ = 0。查摩擦因数图，求得：λ = 。

代入范宁公式，得： Lf1472.73J/kg

由此得： pLf1472.7310001472.73kPa 5. 解：根据范宁公式：

lu2Lfd2

已知液体作层流流动，∴ 1，dd Re2计算流速和Re变化的倍数

Lf16Lf

lu2Lfd2

6. 解：根据范宁公式：

已知：Q2Q，得：

uQ2Q2u 22dd44d2u2Re

Redu已知流体处于紊流区，圆管为光滑管，根据布拉休斯公式，可得：

0.310.310.841 0.250.25(Re)(2Re)lu2l2uL0.8413.36Lf fd2d227. 解：已知Δz = z2 - z1 = 5.5m，Q = 40m3/h，d = 0.106m，Σ Lf = kg，p1 (表压)= 0，u1 = 0。

2u12p2u2gz1gz2Lf

22p1计算u21.26m/s

代入数据，得：

p21.26209.815.54.5

10002求得：p2 = ，即真空度为。

8. 解：已知：ρ = 1200kg/m3，Lfs10J/kg，LfD30J/kg，Δz = z2 - z1 = 20m，Q = 30m3/h，p1 = p2 = 0，u1 = u2 = 0，η = 。

2u12p2u2gz1wegz2Lf

22p1根据已知条件，代入数据得：

we236J/kg

NNe3.63kW

9. 解：已知：Q = 10 m3/h，d = 0.051m，l = 100m，Δz = z2 - z1 = 20m，Δ = 0.25mm，ρ = 100kg/m3，1103Pas，η = 。

阀件 全开闸阀 全开截止阀 标准弯头 p1当量长度 15 个数 1 1 3 2u12p2u2gz1wegz2Lf

22根据题意可知：p1 = p2 = 0，u1 = u2 = 0，由此得：

wegzLf

管内流体流速：u1.36m/s

计算Re值

∴ 此管内流动为紊流。相对粗糙度得：λ = 。

0.250.0049，由Re，查图

dd51leu2 入口出口Lfd2we266.18(J/kg)

NNe

1.06kW

10. 解：已知：ρ =

1060kg/m3，1.1103Pas，p2 = -40kPa，Q = 18 m3/h，d = 0.051m，Σle = 50m，Δz = z2 - z1 = 20m，Δ = 0.02mm，η = 。

2u12p2u2gz1wegz2Lf

22p1根据题意可知：p1 = 0，u1 = 0，由此得：

2u2wegzLf

2p2u22.45m/s

计算雷诺数

∴ 此管内流动为紊流。相对粗糙度得：λ = 。

leu2入口57.41J/kg Lf2dwe218.68(J/kg)

0.020.00039，由Re，查图

dd51NNe1.78kW

11. 解：已知ρ = 1240kg/m3，7103Pas，Q = 6 m3/h，d = 0.0254m，l = 50m，Δz = z2 - z1 = 2m，取Δ = 0.02mm 阀件 阻力系数 全开闸阀 全开截止阀 标准弯头 个数 2 1 6 2u12p2u2gz1wegz2Lf

22p1根据题意可知：p1 = p2 = 0，u1 = 0，由此得：

2u2wegzLf

2u23.29m/s

计算Re值

∴ 此管内流动为紊流。相对粗糙度= 。

2lu394.51J/kg 注意包括入口阻力 Lfd20.020.00078，由Re，查图得：λ

dd25.4we419.52(J/kg)

Hwe419.5242.81m g9.812. 解：已知ρ = 998.2kg/m3，100.42105Pas，Q = 20 m3/h，d = 0.05m，l = 24m，Δz = z2 - z1 = 4m，取Δ = 0.12mm 阀件 阻力系数 全开闸阀 全开截止阀 90º标准弯头 10 带滤水网的底阀 2u12p2u2gz1wegz2Lf

22个数 1 2 4 1 p1根据题意可知：p1 = p2 = 0，u1 = 0，由此得：

2u2wegzLf

2u22.83m/s

Re14124510000

∴ 此管内流动为紊流。相对粗糙度得：λ = 。

0.120.0024，由Re，查图

dd502lu167.35J/kg(包括入口阻力) Lfd2we210.55(J/kg)

Hwe210.5521.5m g9.8根据流量和扬程选择合适的离心泵，可选的型号有：IS65-50-160和IS65-40-315。

14. 解：已知Q = 60 m3/h，d = 0.075m，Hsp = 5.6m，Σhf = 0.5m，工作点压力为×104Pa。

(1)

us3.77m/s

根据题意计算允许安装高度

us2ZHsphf sp 2g 4.37m 为安全起见，实际安装高度应比允许安装高度再降0.5m，即Z ≤ Zsp - =

3.87m

而当前Z = 5m，所以该泵不能满足要求。

(2)工作点大气压×104Pa，水温为40℃时，饱和蒸汽压为

Hsp10HaHv0.24Hsp9.021047.37661000 5.6100.24

998.29.92.29.8 4.3mZspus2Hsphf2g3.772 4.30.5

29.8 3.07m在此条件下泵的允许安装高度为3.07m。