食品工程工程原理第4章作业

1、食品工程原理作业第四章组长：陈丽君+201430500401组员：陈丽怡+201430500402龚小莹 +201430500404朱雪滢 +20143050043014级食营2班2016年11月16日流程及分工欢迎下载陈丽君 陈丽怡 朱雪滢 龚小莹1、设计2、校对3、审核4、审定第四章 颗粒与流体之间的相对流动2.某谷物的颗粒粒径为4mm。密度为1400 kg/m3。求在常温水中的沉降速度 又若此谷物的淀粉粒在同样的水中的沉降速度为0.1mm/s,试求其粒径。解：（1）、求沉降速度试差法：（层流区、过渡区、湍流区）设为层流区（Rep500） （Newton公式）Ut1.74 dp( p)g将

2、上述已知条件代入上式:Ut0.218(m/s)验证：Rep dpU0.004 0.218 10000.001872500因此，设为湍流区（Rep500）是合理的，颗粒沉降速度为：0.218m/s （2）、求粒径设颗粒沉降为层流区（Rep1） （Stokes公式）：Utd：( p )g18得到:dP18山( p )g已知：ut=0.1mm/s，则:dP18ut( p )g18 0.1 10 3 0.001 (1400 1000) 9.812.14 10 5(m)验证：Rep虫2.14 10 5 0.1 10 3 10000.0010.00214 1所以，假设颗粒在层流区流动。该谷物的颗粒直径为：

3、2.14X10-5m答：在常温水中的沉降速度 0.218m/s,谷物的颗粒直径为2.14X10-5m7.液体食用油经水洗设备之后，进入沉降槽进行油水分离。假定从洗涤器出来 的混合物中，油以球滴出现，滴径为 0.05伽，物料中油和水的质量比为1： 4, 分离后的水相可认为绝不含油。以知料液流量为2t/h，油的相对密度为0.9,油温和水温均为38C。试求沉降槽的沉降面积（假定沉降符合斯托克斯定律）。解：根据单位时间沉降的体积、沉降面积和沉降速度的关系:V Aut 贝y： a（1）求 V已知：物料中油和水的质量比为1： 4;料液流量为2t/h;3查表水在38r时：993kg / m ,按清夜体积计算

4、生产能力v:、/2 103 /36004V 6.828 10 4. Pa s4.48 10 4m3/s993求ut假设沉降速度为层流区，由斯托克斯定律:d；（ p)g已知：dp=0.05mm=5X 10-5m，Utdp2( p )g18183900kg / m，则:105)2(900 993)1.855 10 4m/s(518 6.838 10 4验证:Redput0.05 10 3 (“6 10 4) 993。啊 16.828 10 4属于层流区,假设成立。所以：A Vut4.48 10 4242.42m21.855 10 4答：求沉降槽的沉降面积为2.42m2。9.果汁中滤渣为可压缩的，测

5、得其压缩指数为0.6。在压表为100kPa下由压滤机 过滤。最初1 h可得清汁2.5 m3，问若其他条件相同，要在最初 1 h得到3.5 m3 的清汁，要用多大压力？设介质阻力可忽略不计。解：由恒压过滤方程：V2 2VVeKA22k( p)1 sA2 ；当过滤介质阻力忽略不计时,Ve 0，上式简化为:V1V2P1P2V22k( p)1 sA2105 PaP11P1P20.60.4P20.4P20.4P1V2V1(105)0.43.52.52100 1.96 196( pa)P25.4 105Pa答：在最初1 h得到3.5 m3的清汁，要用5.4510 Pa压力。10.用某版框过滤机过滤葡萄糖溶

6、液，加入少量硅藻土作助滤剂。在过滤表压 100kPa下过滤2h，头1h得滤液量8卅。假设硅藻土是不可压缩的，且忽略介质 阻力不计，试问：在第2小时内可得多少滤液？过滤2h后用2m的清水（黏 度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤时间；若滤液量 不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？若过滤时间不变，仅将 过滤压差提高1倍，问滤液量为多少？解：求在第2小时内可得多少滤液dVd w1 dV2.8340.71m3/h2 2由恒压过滤方程：V 2VVe KA ；当过滤介质阻力忽略不计时， Ve 0，上式简化为:V2KA2 ，已知：V18 m3, !1,22V121,即 S2V22

7、1可得：V22，V211.31m3VV2 V111.318 3.31(m3)求过滤2h后用2m3的清水，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤的洗涤时间dVKA2d2(V Ve)由题意：Ve 0,V211.31(m3)，则：dVKA2642.83m3 / hde2V2211.31对于板框式过滤机，洗涤素速率为过滤终了速率的1/4):20.712.83(h)VwdVwd若滤液量不变，仅将过滤压差提高 1倍，求过滤时间 由恒压过滤方程：V2 2VVe KA22k( p)1 sA2当滤饼为不可压缩，s=o当过滤介质阻力忽略不计时， Ve 0则可得K2k p,k为常数与压差无关KiP1K2P22又: V2KA

8、2，且 V2 Vi,则：Ki11 2K2:即：2 221(h)若过滤时间不变，仅将过滤压差提高i倍，求滤液量 由于压强提高i倍，Kipi1K 2p22当：Vi 11.31 m3, 2Vi2V22KjK 211.31 21即:V215.99m3答：在第2小时内可得3.31m3滤液。过滤2h后用2ni的清水（黏度与滤液 相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤时间为 2.83h。若滤液量 不变，仅将过滤压差提高1倍，则过滤时间为1h。若过滤时间不变，仅将过 滤压差提高1倍，则滤液量为15.99m3。13.有一转筒真空过滤机，每分钟转 2周，每小时可得滤液4m3。若滤布阻力忽 略不计，问每小时

9、要获得 5m3滤液，转鼓每分钟应转几周？此时转鼓表面的滤 饼厚度为原来的几倍？假定所用的真空度不变。解：（1）求转鼓每分钟应转几周滤布阻力忽略不计，转筒式过滤机生产能力:QAjK n （m3/s）式中n的单位为(r / s)即：Q 465AKn (m3/h),式中n的单位为r/min真空度不变，滤浆相同，则 K相同同一过滤机，A,相同，则有:n2Qi2ni 2n2Q2Qi2525- 2 483.1(r/mi n)(2)求滤饼厚度为原来的几倍设滤饼不可压缩，V为转鼓每转一周得到的滤液体积:Q60n其中n的单位为r/min则滤饼厚为：LvVALiViQiniQi n2Qi2Q2Q25L2V21_1

10、Q2n2Q2gQiQi4L2Li0.8 (倍)答：若滤布阻力忽略不计，每小时要获得 5m3滤液，转鼓每分钟应转3.1周。此 时转鼓表面的滤饼厚度为原来的 0.8倍。14.大豆的密度1200 kg/m3,直径5伽,堆积成高为0.3m的固定床层，空隙率为0.4. 若20T空气流过床层时,空床速度0.5 m/s,试求其压力降。又当空床速度达何 值时，流化方才开始？此时的压力降又为何值？解：查表得20r空气的物理参数:1.81 10 5Pags1.025kg /m3,(1)床层雷诺数：(Re)edpu6(1 )0.005 0.5 1.2055(1 0.4) 1.81 1046.20.17 (Re)e 46.2可用欧根公式得：4201P 150飞石Lu1175-3d；u22150佃 10 50.3 051.75汁釜5 3 52论388.1(Pa)假设空床速度达到临界流化速度时，流体处于湍流区，则根据牛顿公式有：ut 1.74dpp g1.740.005(1200 1-205) 9.8112.15(m/s)1200佗15 12004044z_ 、dput0.0051.81 10 5校核(Re pt)5Q 500 (Re pt)40442 105 且大于 10