01第一章流体流动输送习题

第一章 习题详解工程训练某食品厂一生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热器的局部阻力系数为0.32。离心泵在转速n2900r/min时的H-Q特性曲线数据如下：Q/(m3/s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m2625.524.5232118.515.5128.5现因生产需要，要求流量增加为0.0055m3/s，其他条件不变，试通过计算，提出几种不同的解决方案，并对其进行比较。（工厂有同型号备用泵）解：取贮水池液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，在两截面间列柏努利方程。以1-1截面所在水平面为基准面其中：z10 m，z210 m，u1u20，p1p20(表压)，则，管路特性方程为根据离心泵特性曲线数据及管路特性曲线方程绘制，两曲线交点即为离心泵的工作点。则其流量为：0.0047m3/s；扬程为：19.1m现需流量增加到0.055 m3/s方案1：改变泵的转速则 此时扬程为：26.2 m。方案2：根据生产任务要求，购置新泵。方案3：两台泵串联则其流量为：0.0065m3/s；扬程为：27.5m。方案4：两台泵并联则其流量为：0.0056m3/s；扬程为：23.5m。方案比较：改变泵的转速：需要变速装置或能变速的原动机；改变转速时，要保证其转速不能超过泵的额定转速。换泵：直接简便，但需设备投入。串并联：利用工厂的闲置备用泵，不增加投资；串并联均能使流量和扬程增加，但由于本案管路系统阻力较高，相比之下，采用串联操作流量超出生产要求太多，还需关小阀门以调节流量，多消耗能量，不经济。所以，最终采用方案4，两泵并联以满足新的生产任务。习题详解1-4用一复式U形管压差计测定水流管道A、B两截面间的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间充满水，测压前两U形压差计的水银液面为同一高度。今若测得h11.2 m，h21.3 m，R10.9 m，R20.95 m，问管道中A、B两点间的压差pAB为多少？（先推导关系式，再进行数字运算）。解：则代入数据得：1-5密度为920 kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为60 mm3.5 mm，两支管尺寸分别为38 mm3.5 mm与25 mm3.5 mm。已椰子油在总管中的流速为0.8 m/s，且两支管中的流量比为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：则求解得流速分别为：u11.61 m/s，u22.17 m/s由此得出其体积流量：质量流量：，质量流速：，1-6 某输水管路，水温为20，管内径为200 mm，试求：（1）管中流量达到多大时，可使水由层流开始向湍流过渡？（2）若管内改送运动粘度为0.14 cm2/s的液体，并保持层流流动，求管中最大平均流速？解：（1）查得20水的998.2 kg/m3，1.005103 Pas 时，水由层流开始向湍流过渡即流量达到时，水由层流开始向湍流过渡。（2）可保持层流则管中最大流速为1-7一虹吸管放于牛奶贮槽中，其位置如图所示。贮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。贮槽液面高度视为恒定。解：取贮槽液面为1-1截面，虹吸管出口为2-2截面，在两截面间列柏努利方程。以2-2截面所在水平面为基准面，流动阻力忽略不计。其中：z1h，u10，z10，p1p20(表压)得则虹吸管流量为：习题1-7附图 习题1-8附图1-9 敞口高位槽中的葡萄酒（密度为985 kg/m3）经38 mm2.5 mm的不锈钢导管流入蒸馏锅，如图所示。高位槽液面距地面8 m，导管进蒸馏锅处距地面3 m，蒸馏锅内真空度为8 kPa。在本题特定条件下，管路摩擦损失可按wf6.5u2 J/kg（不包括导管出口的局部阻力）计算，u为葡萄酒在管内的流速（m/s）。试计算：（1）导管A-A截面处葡萄酒的流速；（2）导管内葡萄酒的流量。解：在高位槽液面与导管出口内侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面其中：z18 m，z23 m，u10，p10(表压)，p28000 Pa(表压)，wf 6.5u2 J/kg因为管径不变，故导管内各截面处流速相等，u2u。代入上式得则导管A-A截面处葡萄酒的流速u2.86 m/s流量 1-13 拟用泵将葡萄酒由贮槽通过内径为50 mm的光滑铜管送至白兰地蒸馏锅。贮槽液面高出地面3 m，管子进蒸馏锅处高出地面10 m。泵出口管路上装有一闸阀调节流量，管路总长80 m（包括除调节阀以外的所有局部阻力的当量长度）。葡萄酒的密度为985 kg/m3，黏度为1.5 mPas。试求：（1）在阀1/2开度和全开两种情况下的管路特性方程；（2）流量为15 m3/h时，两种情况下管路所需的压头及功率。解：（1）在贮槽液面与管出口外侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面其中：z13 m，z210 m，u1u20，p1p20(表压)，闸阀1/2开度时le/d225，全开时le/d9光滑管利用柏拉修斯（Blasius）式，分别代入阀门半开时：阀门全开时：则管路特性方程：阀门半开时阀门全开时（2）则阀门半开时管路所需压头为：管路所需功率为：阀门全开时管路所需压头为：管路所需功率为：1-14 用离心泵将敞口贮槽中的大豆油（密度为940 kg/m3，黏度为40103 Pas），送往一精制设备中，如附图所示。设备内压强保持0.01 MPa（表压），贮槽液面与设备入口之间的垂直距离为10 m，管路为57 mm4 mm的钢管（e0.2 mm），管道总长60 m（包括除习题1-14 附图孔板流量计在外的所有局部阻力的当量长度）。管路上装有孔径d016 mm的孔板流量计。今测得连接孔板的指示剂为水银的U形管压差计的读数R250 mm，孔板阻力可取所测得压差的80%。试求泵消耗的轴功率，泵的效率取为65%。解：在敞口贮槽液面与管道设备入口处截面间列柏努利方程，以贮槽液面所在水平面为基准水平面其中：z10 m，z210 m，u1u20，p10(表压)，p20.01106 Pa(表压)，已知孔板流量计的假设孔流系数C0与Re数无关，由 (d0/d1)20.11查图得C00.60，代入上式得u04.88 m/s由则，显然与假设不符。重设C00.61，则u04.96 m/s，u0.53 m/s，Re610.3为层流，64/Re0.10由得代入柏努利方程得则泵消耗的轴功率：1-16 有一测空气的转子流量计，其流量刻度范围为4004000 l/h，转子材料用铝制成（铝2670 kg/m3），今用它测定常压20的二氧化碳，试问能测得的最大流量为若干l/h？解：常压20的二氧化碳的密度为则此条件下，转子流量计能测得的最大流量为Vs20.8440003360 l/h习题1-17附图1-18 某食品厂为节约用水，用离心泵将常压热水池中60的废热水经68 mm3.5 mm的管子输送至凉水塔顶，并经喷头喷出而入凉水池，以达冷却目的，水的输送量为22 m3/h，喷头入口处需维持0.05 MPa（表压），喷头入口的位置较热水池液面高5 m，吸入管和排出管的阻力损失分别为1 mH2O和4 mH2O。试选用一台合适的离心泵，并确定泵的安装高度。（当地大气压为0.099 MPa）解：在热水池液面与喷头入口处截面间列柏努利方程，以贮槽液面所在水平面为基准水平面其中：z10 m，z25 m，u1u20，p10(表压)，p20.05106 Pa(表压)，代入上式得根据流量22 m3/h和管路所需压头15.18 mH2O，选取离心泵型号为IS65-50-125。所选离心泵在2900 r/min时的性能为Q25 m3/h，H20 mH2O，N1.97 kW，69%，h2.0 mH2O。则离心泵的最大允许安装高度则泵的实际安装高度应小于5.2 m，为安全计，取为4 m第二章 习题详解工程训练操作方式对过滤机生产能力的影响现有从发酵工序出来的啤酒悬浮液，含有约0.3%(质量分数)的悬浮物。利用BAS16/450-25型压滤机进行过滤。过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm，共有40个框。原操作方式采用恒压过滤，滤饼体积与滤液体积之比c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量qe=0.01m3/m2，过滤常数K=1.96810-5。考虑到生产需要，要求在保证啤酒澄清度等产品质量的基础上，试通过改变操作方式，改善现有设备的生产效率（过滤时间短），提出几种不同的解决方案，并比较选择最优方案。参考答案：恒压过滤：过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm的，共有40个框。滤饼体积与滤液体积之比c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量qe=0.01m3/m2，过滤常数K=1.96810-5滤框充满时所得滤饼体积为V1=0.450.450.02540=0.2025m3滤框充满时所得滤液量为V=V1c=0.20250.03=6.75m3Ve=Aqe=160.01=0.16 m3由恒压过滤方程V2+2VeV=KA2得过滤时间=V2+2VeVKA2=6.752+20.166.751.96810-5162=9472s2.63h方案一：恒速过滤：过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm的，共有40个框。滤饼体积与滤液体积之比c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量qe=0.01m3/m2，过滤常数K=1.96810-5解：滤框充满时所得滤饼体积为V1=0.450.450.02540=0.2025m3滤框充满时所得滤液量为V=V1c=0.20250.03=6.75m3Ve=Aqe=160.01=0.16 m3由恒速过滤方程V2+VeV= K2A2得过滤时间=2（V2+VeV）KA2=2（6.752+0.166.75）1.96810-5162=9258s2.57h方案二：先恒速后恒压过滤：过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm的，共有40个框。滤饼体积与滤液体积之比c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量qe=0.01m3/m2，过滤常数K=1.96810-5，先恒速操作10min，压差增大，并在此压差下继续恒压操作。解：滤框充满时所得滤饼体积为V1=0.450.450.02540=0.2025m3滤框充满时所得滤液量为V=V1c=0.20250.03=6.75m3Ve=Aqe=160.01=0.16 m31=600sV1=1.9210-3600=1.152 m3恒压过滤是在已获得滤液量V1的条件下，（V2-V12）+2Ve（V-V1）=KA2（-1） 则1=V2-V12+2Ve V-V1KA2+600=6.752-1.1522+20.166.75-1.1521.96810-5162=9136s=2.54h综上所述，采用恒压过滤，在过滤初期，过滤速度太快，颗粒容易穿透滤布、滤液浑浊或滤布堵塞，而过滤末期，过滤速度又会太小。方案一采用恒速过滤，过滤末期的压力势必很高，导致设备泄露或动力负荷过大。方案二是工业上常用的操作方式，先以较低的速度进行恒速过滤，以免压力过早升高形成流到堵塞，当压力升高到定值后再采用恒压过滤，过滤时间最短，生产效率高，所以综合考虑选取方案二。第二章习题详解1、用BMS20/830-20板框压滤机恒压过滤某悬浮液。已知在操作条件下过滤常数K=210-5m2/s，过滤10min后，得滤液0.1 m3/m2。求再过滤5min，又可得多少滤液(m3/m2)。解： 根据恒压过滤方程式： q2+2qqe=K得： 0.12+20.1qe=210-5600qe=0.01 m3/m2所以恒压过滤方程为 q2+0.02q=210-5将=(600+300)s=900s代入恒压过滤方程，解得q=0.1245 m3/m2所以再过滤5min后，又可得滤液q=(0.1245-0.1) m3/m2=0.0245 m3/m22、用过滤机过滤某种悬浮液，过滤机过滤面积为10 m3，过滤介质阻力可以忽略。为了防止开始阶段滤布被颗粒堵塞，采用先恒速后恒压的操作方法。恒速过滤进行10min，得滤液3m3。然后保持当时的压差再过滤30min，求整个过滤阶段所得滤液量。解：恒速阶段过滤速率为 V11=310=0.3 m3 min-1 恒压过滤阶段的最初速率为 dVd=KA22V1 （Ve=0）恒压过滤的最初速率等于恒速阶段的过滤速率，即 KA22V1=0.3 KA2=1.8恒压过滤是在已获得滤液量V1的条件下，即（V2-V12）+2Ve（V-V1）=KA2（-1）V=V12+KA2(-1)=32+1.830= 7.94m33、用某压滤机过滤果汁，在恒压过滤1h后，可得3m3清汁，停止过滤后用1m3清水（其粘度与滤液相同）于同样压力下对滤饼进行洗涤。求洗涤时间，设滤布阻力可以忽略。解 ：滤布阻力忽略时，恒压过滤方程为V2=KA2将V=3m3，=1h代入上式得KA2=V2=321=9m6h-1最终过滤速率 dVde=KA22V=923=1.5m3h-1对板框机，当洗涤粘度与滤液相同且洗涤压力与过滤压力相同时，洗涤速率 dVdw=14dVde=141.5=0.375m3h-1洗涤时间=VwdVdw=10.375=2.7h4、用转筒真空过滤机在恒定真空度下过滤某种悬浮液，此过滤机转鼓的过滤面积为5m2，浸没角度为120，转速为1 rmin-1。已知过滤常数K=5.1510-6 m2s-1，滤渣体积与滤液体积之比c=0.56 m3m-3，过滤介质阻力相当于2mm厚滤渣层的阻力，求：(1) 过滤机的生产能力 ；(2) 所得滤渣层的厚度。解：(1) Ve=2mm厚滤渣层相应的滤液量 = =0.0179m3又n=1rmin-1=1/60 rs-1=120360=13由恒压过滤方面知V2+2VVe=KA2/n V2+2VVe=KA2/n V2+2V0.0179=5.1510-6521360解得 V=0.036 m3 Q=Vn=0.0361=0.036m3 min-1或2.16 m3 h-1 （2）滤饼层厚度= 5、鲜乳中脂肪球的平均直径约为4m，20时，脂肪球的密度为1010kg/m3，脱脂乳的密度为1030 kg/m3，粘度为2.1210-3Pas，求脂肪球在脱脂乳中的沉降速度。解：假定沉降在层流区进行，则 u0=d2(s-)g18=(410-6)2(1010-1030)9.81182.1210-3=8.2310-8m/s 验算 Re0=du0=410-68.2310-810302.1210-3=1.6010-71表明假定正确。u0值为-8.2310-8m/s即为所求的沉降速度。负号表示脂肪球向上浮。6、用降尘室净化常压空气，空气温度20，流量为2500 m3/h，空气中灰尘的密度为1800kg/ m3，要求净化后的空气不含有直径大于10m的尘粒，求：(1)所需沉降面积；(2)若降尘室的宽为3m、长为5m，计算室内需要多少隔板。解：(1) 20空气的密度=1.2 kg/ m3，粘度=1.8110-5 Pas 设直径为10m的尘粒沉降于斯托克斯定律区，则颗粒的沉降速度为 u0=d2(s-)g18=(1010-6)(1800-1.2)9.81181.8110-513.782=5.4210-3m/sRe0=du0=1010-65.4210-31.21.8110-5=3.610-32所以以上假设成立。需要沉降面积为A=Vsu0=2500/36000.0054=128.6 m2(2)降尘室底面积A0=35=15m2所以需要个隔板数为N=AA0-1=128.615-1=8.69块第五章 传热5-1 某燃烧炉由三层绝热材料构成。内层是耐火砖，厚度、导热系数；中间层为绝热砖，厚度，；最外层为普通砖，厚度为，导热系数。已知炉内壁温度为1016，外壁温度为30。试求： (1)单位面积上的传热速率；(2)耐火砖与绝热砖界面温度；(3)普通砖与绝热砖界面温度。 解: (1)单位面积上的传热速率；(2)耐火砖与绝热砖界面温度；（3）普通砖与绝热砖界面温度；5-2 外径的蒸汽管，管外包第一层绝热材料厚,导热系数,外层绝热材料为厚,导热系数,若蒸汽管外壁温度为,最外层表面温度为38。试计算每米管长的热损失和两层绝热材料的界面温度。 解：依题意知 5-3 冷库由两层材料构成, 外层是红砖，厚度,导热系数；内层绝热材料为软木，厚度，；冷库内壁温度为-5,红砖外表面温度为25。试计算此冷库损失的热流量 和两层材料的界面温度。解：（1）冷库损失的热流量（2）两层材料的界面温度5-9 两块相互平行的黑体长方形平板，其尺寸为，板间距为1m。若平板表面温度分别为727和227。试计算两平板间的辐射传热量。解：应用公式 式中：；对于黑体，角系数查图5-22得， 5-11 在果汁预热器中，进口热水温度为98，出口温度降至75，而果汁进口温度为5，出口温度升至65。试求两种流体在换热器内呈并流和逆流的平均温度差。 解：（1）并流时的平均温度差（2）逆流时的平均温度差第7章 习题详解7-1.在某单效蒸发器内，将NaOH水溶液从15%浓缩到30%，溶液的平均密度为1230kgm3，分离室内绝对压强为50kPa，蒸发器加热管内的液层高度为1.5m，试求：因溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高；因液柱静压强引起的沸点升高；溶液的沸点。解：计算因溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高50kPa水的沸点为81.2，所以由图7-3查得相应溶液的沸点值为92=0.8819=0.881910.8=9.525计算因液柱静压强引起的沸点升高=59.05kPa由附录查得59.05kPa下，蒸汽的饱和温度为85。=3.8计算溶液的沸点7-2.在单效真空蒸发器中，需要将2000 kg/h的桔汁从10%浓缩到50%。进料温度为80，进料的平均定压比热为2.80kJ/kgK，出料温度为60，当地大气压强为100kPa，加热蒸汽表压为100kPa，蒸发器的总传热系数为1200 Wm2。若不考虑热损失，试求：每小时蒸发的水分量和成品量；加热蒸汽消耗量；蒸发器的传热面积。解：计算每小时蒸发的水分量和成品量=1600kg/h =400kg/h计算加热蒸汽消耗量200kPa下水的相变热和饱和温度：R=2204.6kJ/kg，Ts=120.260下水的相变热：r=2355.1kJ/kg若 ， ，则：=1658kg/h计算蒸发器的传热面积=50.6m2第10章工程训练：洋葱干燥条件的确定利用热风干燥生产洋葱脱水蔬菜，干燥第一阶段要求洋葱含水量由1=90.5%干燥到2=45.9%。原干燥条件为，干燥空气干球温度为50、空气流量为140kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10 m2，其他条件如下表所示。现因生产需要，要求在保证产品质量的基础上，利用现有设备将产量提高35%以上，试通过改变干燥空气温度，干燥空气流量，提出几种不同的解决方案，并比较选择最优方案。下表为不同温度、空气流量、料层厚度对应的临界含水量与恒速干燥速度。温度t（）空气流量L（kg/h）载物量（kg/m2）平衡水分X*（kg/kg）临界含水量XC（kg/kg）恒速干燥速度UCkg/（m2h）601102.00.437.832.351250.438.002.481400.388.052.631550.338.372.90451400.437.631.76500.427.952.05600.388.052.63700.308.103.35注：干燥温度越高，营养成分被破坏的越多，复水性不佳，且热量损耗也就越大。洋葱50左右的干燥时干燥速度不是很快，60的干燥温度比较适宜，70时洋葱复水性等品质有不良影响，洋葱营养成分破坏较多，复水性不好。（忽略风量变化引起的风机功率变化）参考答案：洋葱由1=90.5%干燥到2=45.9%，干燥空气干球温度为50、空气流量为140kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2， X*=0.42 kg/kg, 临界含水量XC=7.95kg/kg，恒速阶段干燥速度为2.05kg/（m2h）G1=2.010=20kg， GC= G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=0.14h降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）= =2h总时间为=1+2=0.14+2=2.14h 产量= G1/=20/2.14=9.3kg/h 热量消耗：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（50-25）=25（1.01+1.88 H0）Q=LI =14025（1.01+1.88 H0）2.14=7490（1.01+1.88 H0）方案一： 洋葱由1=90.5%干燥到2=45.9%，干燥空气干球温度为60、空气流量为140kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2， X*=0.38 kg/kg, 临界含水量XC=8.05kg/kg，恒速阶段干燥速度为2.63kg/（m2h）解：G1=2.010=20kg， GC= G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=0.1h降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）= =1.55h总时间为=1+2=0.1+1.55=1.65h 产量= G1/=20/1.65=12.1kg/h产量提高率=（12.1-9.3）/9.3=30% 热量消耗增加率：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（60-25）=35（1.01+1.88 H0）Q=LI =14035（1.01+1.88 H0）1.65=8085（1.01+1.88 H0）热量消耗增加率=方案二：洋葱由1=90.5%干燥到2=45.9%，干燥空气干球温度为60、空气流量为155kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2， X*=0.33 kg/kg, 临界含水量XC=8.37kg/kg，恒速阶段干燥速度为2.90kg/（m2h）解：G1=2.010=20kg， GC= G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=0.07h降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）= =1.44h总时间为=1+2=0.1+1.98=1.51h 产量= G1/=20/1.51=13.2kg/h产量提高率=（13.2-9.3）/9.3=41.9% 热量消耗增加率：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（60-25）=35（1.01+1.88 H0）Q=LI =15535（1.01+1.88 H0）1.51=8192（1.01+1.88 H0）热量消耗增加率=方案三：洋葱由1=90.5%干燥到2=45.9%，干燥空气干球温度为70、空气流量为140kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2， X*=0.3 kg/kg, 临界含水量XC=8.1kg/kg，恒速阶段干燥速度为3.35kg/（m2h）解：G1=2.010=20kg， GC= G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=0.08h降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）= =1.17h总时间为=1+2=0.08+1.17=1.25h 产量= G1/=20/1.25=16kg/h产量提高率=（16-9.3）/9.3=74.5% 热量消耗增加率：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（70-25）=45（1.01+1.88 H0）Q=LI =14045（1.01+1.88 H0）1.25=7875（1.01+1.88 H0）热量消耗增加率=综上所述，方案一增加干燥温度，不能达到目的；方案二增加空气温度、流量，干燥产量能达到要求，干燥温度也比较适宜，能量消耗增加率为9.4%；方案三增加空气温度，虽然能大幅度提高产量，能量消耗增加率为5.1%，但是对预热功率要求较高，对产品质量影响也较大。故综合考虑选取方案二。本章习题以及参考答案习题10-5 在并流干燥器中，每小时将1.5吨切丁胡萝卜从含水量0.85干燥到0.20（湿基，下同）。新鲜空气的温度为27，相对湿度为60%，空气预热温度为93，若干燥器中空气是绝热增湿，离开干燥器的温度为50，试求： （1）每小时除去的水分；（2）每小时空气用量；（3）每天的产品量。解：（1）每小时除去的水分W，根据式（10-21a） = 代入数值可得：=1.51000（0.85-0.20）/（1-0.20）=1218.8kg/h（2）每小时空气用量L，由于t0=27，0=0.6，查图10-3得H0=0.012kg/kg，则t1=93，H1=0.012kg/kg，干燥过程中空气是绝热增湿，沿绝热饱和线交t2=50，则H2=0.032kg/kg，根据式（10-21c）=1218.8/（0.032-0.012）=60 937.5 kg/h实际消耗空气用量为L=L（1+ H0）=60 937.5（1+ 0.012）=61 668.75 kg/h （3）每天的产品量G2 G2=（G1-W）24=（1500-1218.8）24=6748.8kg/d 习题10-6.某果蔬加工厂用热风个干燥新鲜蘑菇，生产能力为100kg/h，经干燥器脱水处理，湿基含水量由0.90降至0.30，温度由25升至35，干蘑菇比热容为2.345kJ/（kgK）。新鲜空气由温度25、为0.30经预热器升温至70。加热后的空气通过干燥室温度降至50。假设空气在干燥过程是绝热增湿。试求：（1）每小时除去的水分；（2）每小时空气用量；（3）汽化1kg水分的热消耗量。 解：（1）每小时除去的水分W，根据式（10-21a） = 代入数值可得：=100（0.90-0.30）/（1-0.90）=600kg/h（2）每小时空气用量L，由于t0=25，0=0.3，查图10-3得H0=0.006kg/kg，则t1=70，H1=0.006kg/kg，干燥过程中空气是绝热增湿，沿绝热饱和线交t2=50，则H2=0.016kg/kg，根据式（10-21c）=600/（0.016-0.006）=60 000 kg/h实际消耗空气用量为L=L（1+ H0）=60 000（1+ 0.006）=60 360 kg/h（3）汽化1kg水分的热消耗量q，根据式（10-25a）q= (G2cMtM2-G2cMtM1)/W+ l(I2- I0)+q1- c1tM1 I0=（1.01+1.88H0）t0+r0H0=（1.01+1.880.006）25+24920.006=40.484kJ/kgI2=（1.01+1.88H2）t2+r0H2=（1.01+1.880.016）50+24920.016=91.876kJ/kg代入数值得：q= (1002.34535-1002.34525)/ 600+100(91.876-40.484)+0- 4.17825 =5 038.66kJ/kg 习题10-7.用连续式干燥器每小时干燥处理湿物料9 200kg，湿基含水量由1.5%降至0.2%，温度由25升至34.4，其比热容为1.842kJ/（kgK）。空气温度26，湿球温度23，在加热器中升温到95进入干燥器。离开干燥器的空气温度为65。假设空气在干燥过程是绝热增湿，试求：（1）每小时产品量及水分蒸发量；（2）每小时空气用量；（3）干燥器的热效率。解：（1）产品量G2，根据式（10-21b） G1（1-1）= G2（1-2） 即：G2=9 200（1-0.015）/（1-0.002） =9 080 kg水分蒸发量W，根据（10-21a）= =9 080（0.015-0.002）/（1-0.015）=120kg（2）每小时空气用量L，由于t0=26，tw=23，查图10-3得H0=0.018kg/kg，则t1=95，H1=0.018kg/kg，干燥过程中空气是绝热增湿，沿绝热饱和线交t2=65，则H2=0.03kg/kg，根据式（10-21c）=120/（0.03-0.018）=10 000 kg/h实际消耗空气用量为L=L（1+ H0）=10 000（1+ 0.018）=10 180 kg/h（3）干燥器的热效率 I0=（1.01+1.88H0）t0+r0H0=（1.01+1.880.018）26+24920.018=71.996kJ/kgI2=（1.01+1.88H2）t2+r0H2=（1.01+1.880.03）65+24920.03=144.076kJ/kg热量消耗量q= L ( I2-I0)/W= 10 000 (144.076-71.996)/120=6007 kJ/h。根据式（10-26）习题10-8某物料在某恒定干燥情况下的临界含水量XC=0.16 kg/kg，平衡水分X*=0.05 kg/kg，将其从X1=0.33 kg/kg干燥到X2=0.09 kg/kg需7h，问继续干燥至X3=0.07 kg/kg，还需几小时？ 解：恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1= =0.17降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32） =0.11则：1/2=1.5，所以1=4.2h，2=2.8h根据式（10-32） =0.19 则：1/3=0.89，所以3=4.7h，还需4.7小时。习题10-9 将500kg湿物料由最初含水量1=0.15干燥到2=0.008，已测得干燥条件下降速阶段的干燥速率曲线为直线，物料临界含水量XC =0.11 kg/kg，平衡水分X*=0.002 kg/kg，恒速阶段干燥速率为1kg/（m2h）。一批操作中湿物料提供的干燥表面积为40m2，试求干燥总时间。解：根据式（10-20） =0.15/（1-0.15）=0.18 =0.008/（1-0.008）=0.0081 GC= G1（1-1）=500（1-0.15）=425kg 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=0.74h降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）=3.30h总时间 =1+2=0.74+3.30=4.04h流体的流动一、填空：1. 当20的甘油(=1261kg.m-3,=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s-1时,其雷诺准数Re为( )其摩擦阻力系数为( ).2. 流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的（ ）。3. 流体的粘度指（ ）。4. 粘度值随温度变化而变化，对于液体，温度升高，粘度（ ）；对于气体，温度升高，粘度_（ ）。5. 柏努利方程如衡算基准以J.kg-1表示,柏努利方程可表示为( ), 若用N.m-2（N.m.m-3）表示则可表示为( )。6. 机械能主要包括( )和( )及静压能。7. 流体的粘度指( )。8. 管路中的流动阻力损失主要包含( )、( )。9. 粘度值随温度变化而变化，对于液体，温度升高，粘度（ ）；对于气体，温度升高，粘度（ ）。10.牛顿粘性定律表达式为( )，其粘性系数粘度的物理意义是( )。11.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是（ ）型曲线，其管中心最大流速为平均流速的（ ）倍。12.某流体在圆形直管中作滞流流动时，摩擦系数与Re的关系为（ ）。13.孔板流量计测得的速度是（ ）。14.已知一密闭管路，管的内径为d，管长为L，液体在管内作稳定连续层流流动，流量为V m3.s-1,总的阻力损失为hf。现将管的内径换成d/2 ，其它均不改变，此时新管路内的流速为原流速的（），流体流动的总阻力损失为（）。15、单元操作中的衡算通常包括（ ）衡算和（ ）衡算。16、空气过滤净化常在空气加热之前进行是因为（ ）。17、局部阻力有( )和( )两种计算方法。18、压强的表示方法主要有绝对压力、（ ）和（ ）。19、流体流动过程的阻力损失可以分为（ ）和（ ）。二、判断：1. 为减少吸入管路的阻力损失，一般应使吸入管径小于排出管径（ ）2. 静止流体内部压强只与水平高度有关，等高位面即为等压面。（ ）3. 在Re处于20004000之间时流体的流动属于介于层流和湍流间的过渡流型。（ ）4. 孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒截面，变压差；后者是恒压差，变截面。（ ）三、选择：1. 流体管内作湍(紊)流流动时，其平均流速u与管中心的最大流速umax的关系为（ ）。A.u1.5umax B. u0.8umaxC. u0.5umax D u0.6umax2. 气体输送较之于液体输送其特点体现在（ ） A 阻力损失大 B 流体粘度小 C 质量流量大 D 温度高3. 液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的（ ）。A1/16 B8倍 C16倍 D 32倍4. 在稳定流动的并联管路中，管子长，直径小，而摩擦系数大的管段，通过的流量（ ）。A. 与主管相同 B. 大 C. 小 D 不确定5. 水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（ ）。A. 4倍 B. 1/2 C. 2倍 D 1/4 6. 在一定流量下，流体在并联管路中作稳定连续流动，当并联管路数目愈多，则（ ）。 A. 流体阻力损失越大 B. 流体阻力损失越小 C. 流体阻力损失与并联管数无关 D 不确定7. 孔板流量计测得的是（ ）A 速度分布 B 平均速度 C 最大速度 D 压力8. 在管路上安装仪表一般选择在距入口出口3050d以上的位置主要因为（ ） A 便于测量湍动时的情况 B避免由于流体边界层发展导致速度分布沿管长的变化。C 避免边界层脱体D 便于测定层流时的情况9. 流体在园管内作滞（层）流流动时，阻力与流速的（ ）成比例，作完全湍流时，则与速度的（ ）成比例。A. 平方，一次方 B. 五次方 ，三次方 C. 一次方，平方 D 平方 10、层流与湍流的本质区别是（ ）。 A 湍流流速层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数湍流的雷诺数；D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。11、选择离心泵主要的性能参数是( ) A. 扬程和效率B. 流量和效率C. 功率和效率 D. 流量和扬程12、在国际标准单位制中黏度的单位是（ ）。A.cpB.PaC. Wm2D.Pa.s。干燥一、填空：1.空气湿度（湿含量）H指 ( )，相对湿度指（ ）2. 空气中水分含量的几种不同的表示方法有( )，( )，相对湿度，干、湿球温度。3.露点是指（ ）。 4.空气的干球温度为80，相对湿度为10，根据空气水系统hH图确定湿度H为（ ）kg/kg，焓值h为（ ）kg/kg。5. 空气的干球温度为80，相对湿度为10，根据空气水系统hH图确定其湿球温度tw为（ ），露点td为（ ）。6 列举两个与干空气接纳水分能力有关的状态参数（），（）。7列举两个热、质同时传递的单元操作（ ） （ ）8、通常干燥包括预热阶段，( )，( )。 9、结合水分指( )。10、干燥器的热效率一般指（ ）。11、不饱和湿空气的露点、干球温度和湿球温度按照从高到低排列的顺序是( )；( )；( )。相对湿度值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力（ ）当=0时。表示该空气为（ ）。12、在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为（ ）；首先除去的水分为（ ）；不能用干燥方法除的水分为（ ）。13、毛巾在恒定空气条件下的干燥可分为预热升温阶段、（ ）和降速干燥等几个阶段。14、干燥这一单元操作，既有（ ）传递，又有（ ）传递。15、根据水分与固体物料间结合力的大小，可将其分为( )和( )。二、判断：1、 湿球温度和干球温度的差值越大说明空气接纳水分的能力越小。（ ）2、 物质的焓值大小与所选取的计算基准状态有关。（ ）3、当温度不太高而相对湿度不太大的时候可以近似认为空气水蒸汽系统湿球温度，绝热饱和温度及露点相等。 （ ）4、. 绝热增湿可以近似看作一等焓过程。（ ）5、结合水和非结合水表现的平衡蒸汽压不同。（ ）6、干燥是较高温度的气流与湿的物料接触，气固两相间发生热量和物质的同时传递。（ ）7、物料中的自由水分相当于非结合水分。（ ）8、在一定条件下测定得到的物料干基含水量x，物料表面温度Ts和相应时间t的数据绘制成的图称为干燥速率曲线。（ ）9、喷雾干燥的干燥时间很短主要是因为干空气的温度特别高。（ ）10、用相同状态的干热空气干燥含水量相同的不同性质的物料，经过相同的干燥时间后从湿物料中带走的水分是相同的。（ ）11、如果其他条件不变而将干燥器出口废气的温度降低则干燥器热效率变（ ）、如果其他条件不变而将干燥器出口废气的湿度降低则绝对干空气用量变（ ）。12、干燥的恒速阶段物料表面的温度为（ ），物料得到的热量主要用于（ ）。13、湿空气经预热，相对湿度( )。三、选择：1、 相对湿度j指（ ） A都不对 B每