食品工程原理习题和答案

1、食品工程原理第一章P31:1.门-1】解：设椰子油密度为940kg/m)忽略流动损失外，由式(l-30a)得F+5因为Z = %上式简化为,J( ;一哨(小一生) 上P由连续性方程可知Q271 d；下 d；44 '% = ?0.314x1(尸Qo.ii3xi(r= OJ58xl(r5mVs八2x800Q 二'AV940x(78.314-l0J42)xl062.解：由雷诺数表达式可知dpi3.49/»/.v02x1(尸A -x(»J27240.027x3.49x1030= 458x1 (MRe=5Z 12x1(尸由判别式可知为萦漪。4.【17】解：首先判断该流

2、体流动状态,已知管道内径为33mnn0.033x6x1000 12xl(F3= 165x10可知流动状态为紊流,由布拉休斯公式C-59)0.3164R£03164("IO尸- 0.0284七Q二，。心x1(X)0.033、= 1527因摩搏引起的压力降为# = 1527x10,Pa8.1-81解；苜先求泵的有效功率，设贮槽A和贮槽B两液面分别为1-1端和II-IT端#z +&+乙+氏=gZ、+上+豆+2入p 2- p 2Z1 =。，Z2 =20mP、 二 % =以=()w =眄 + X Lf= 9.8x20 + 10+3()= 236J/kg w 236 _H =

3、= 24 itig 9.8由公式由那)得= 3.6KWp HQ俾 _ 24x30x1200x9.8-KXM);? - l(X)()x0.65x36009.I y解：根据公式（设两槽海面分别为L和-7 P n 7“2 l 匚2/ -|11- = /)41b 士戌 2g - 戌 2g"二"" P = P= Z = (), Z2 = 20 m管道内水的流速为10x4.上,=r = 1 .j6 m/s3J4x0,051:x36(X)dup 0,051x136x1 (XX) 、一、=r= 6.9 x 10IxlO-4 = 0JXM9 d 51根据莫迪图查得阻力系数约为003

4、2,则沿程阻力损失为' =A-T d 2gr1(X)136-=0.032 x x0.051 2x9.8= 5.92 m由表1-5可知，ir , 36-Z 二一= (0.17+64 + 3x1.1)-=0.93 in= 20 + 5.92 + 0.93=26.85 m轴功率为n "Q俘 26.85x10x1000x9.8 P =J = 1 .04 KW1(XX)71000x().7x360010.Lj-IO解:根据公式 O,设贮槽液面和童发器水平管出口分别为1-1和HTI73片 fl 7 Z 1片 kZ +，+ =Z H- H- + y/L得 2£ .得% =0, %

5、 = = - -= 2.45 rn/s'd- 114 x 0-051-x 3600 44E = 1x1Pa. /?, =1x10'-40x10 = 6x IO4 PaZ= 0、乙=20 m管道内'溶液流动状态为R”PA0.051x2.45x10601,1x10 "= 12xl()4A 。20d 51()XXX)39根据莫迪图查得阻力系数约为。.，则沿程阻力损失为八 g 502.45-=().02 x x 0.051 2x9.8=6 m由表1-5可知管道进口和出口的局部阻力系数,li )工W=(。5+1.。)-S2.45°2x9用=046 m二彳,+2

6、-马+生+勺_ 年集 2g-40x10， 、一 2() + 0 + 6 + 0461060x9,8=22.6 m轴功率为p HQpK 22.6x18x1060x9.8 1l - ， - - 1 X 1 L XAf10(X)71000 x 065x3600*11.口/】解:根据公式(I凸Id),设贮槽满面和管路出口分别为 4+2+%=4+&+”+.印 2g .序 2gQ6% = 0,= *= 3,3 ni/s一。尸4X00254葭360044Py - P: = 1 x 1 (Y PaZ =0, Z, = 2 ni管道内溶液流动状态为-1 和 i -11d dup 0.0254x33x12

7、4()& = =14x1()47x1(尸假设管道粗糙度较小，利用公式(1-59)估算阻力系数, 0.31640.3164.人/ ” = = O.()JR产(1,4x10)必则沿程阻力损失和局部阻力损失为tr2g50=()X)3 x+6x1.1 +1x64+2x0,17I 0.0254=41),5 m2x9.8uH =Z±+3 3-二2 十二一 + 40.52x9.8=43 m第二章P78:【1】一食品冷藏室由内层为为51 mm厚的混凝土所组成19 mm厚的松木，中层为软木层，外层内壁面温度为-17.8 C ,混凝土外壁面温度为29.4 C松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0

8、.151,0.043 3,0.762 W/(mK),要求该冷藏室的热损失为15W/m2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。解：三层平壁的导热。1）所需软木的厚度2b由:1）所需软木的厚度区由：q -护29,4 + 17.8#： - = 0.051 b, 00190.762 - 0.0433 0.151解得：乩=0.12防 *2）松木和软木接触面处的温度4山 _1 一 7#17.8，00190J51解得；4 = 一15.94将粗碎的番茄通过内径为 60 mm的管子从20 C加热到75 C。其流量为1 300 kg/h,管内壁面温度为105 C ,求对流传热系数。已知粗碎的番茄物性数据如

9、下：p =1 050 kg/m3 ; cp=3.98 kJ/（kg K）; p =2.15 mPa - s（47.5 C时）,1.2 mPa s（105 C时）；入=0.61 W/（m K）。解：流体在管内被加热。管中流速：匕 1300/1050/3600 夷 u = - = 0,122 m #咒 d；x0.0624 14d.up 0-06x0.122x1050= 3.575xlOJ <lxl042.15x10-'pr二必二蟹必至空二 14030.61Re =-=：2000<Re<lxl04J为过渡流，且为高粘度流体0二 a =0.027Re0BPr3(-)0144N

10、阴= 0.027x x (3.575x1 tf/'S (1403)(-)°14 =5 0(JF/(m2X) O' jO 6，1校正系数为工 = l-6xl0Rels =1-6x10"357ss =0 75gg:,a = &料 500x0,7589= 37即/(冽*K)5. 一带有桨式搅拌器的容器内装有温度为37.8 C的料液。用夹套内的蒸汽加热。容器内径为1.22 m,搅拌器直径为0.406 m转速为2.5 r/s, 容器壁温为93.3 C。料液的物性为：P =977 kg/m3;Cp=2.72 kJ/ (kgK);=100 mPas(37.8 C时

11、),7.5 mPas(93.3 C时)料液热导率)/(599.0KmW。求料液对容器壁的对流传热系数。解：该对流属于流体在搅拌梢内强制对流。0.4062x 2,5x977100x10点4026,12 c 200 10a0.4061.22 %0.333 u 025 -0.6故流体在I殆半槽内反怖传热系数关联式为a = C(Z)(此约(我/(士严 D *2*甲根据P45表2T查得：容器夹套内壁平浆式搅拌器00. 36, nP2/3c由题得料源F均物愣口下：p = mkgi *% = 2.72 kJ/(,kg K我冷。加 二53 75x10-Pa s:A = O.599/(m -K)A严必用n 僦,

12、0.599u0.406晨2.5x977、>2.72xx 10、100x10-弋 100xl0-014=X；J <J x('"122100x1040,5997.5xlQ-3= 498,73”(/，K)容 料f夜对容器壁的对流传热系数为498 73犷/(小长38.12JG烤炉内在烤一块面包,已知炉里温度为17s r,面包表面的黑度为o*蹈.表面温度 为100 表面积为0.0645 mJ炉壁表面积远远大于面包表面枳匚求烤炉向这块面包摘射 传递的热量.解：两物体构成封闭空间，且&由下式计算辐射传热量：盘向 Si(T： 一丁丁)=5.67 xJO"* x

13、0.85 x 0.0645 算(3731 - 44k) = f 5 0印 负号表示炉壁向血包也递热量.10在逆流换热器中，用初温为20 c的水将1.25 kg/s的液体比热容 为1.9 kJ/(kg . K)、密度为850 kg/m3由80 C冷却到30 C。换热器 的列管直径为25 mmx 2.5 mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热 系数分别为850 W/ (m2 K)和1 700W/ (m2 K),污垢热阻可忽 略。若水的出口温度不能高于50 C,求水的流量和换热器的传热面积。解：传热量为QWhcph(T-Thl)=1.25 xl.9xlO3 x (80 -30) = 118.75 x

14、 10”又。=犷4（&-乙）=0.9454tg sll&75xlQ34.187x10s x(50-20)即冷水流量为0.9454fcg/s。取管壁的热导率2 = 45TT/（WX）,则有=4715犷/(附2工)1125x10"? /5、251+Lii) + x 17002x4520 20 850传热面积由下式计算:(1)生领体：8Of3OC冷流体：50 - 20CT =30C AT. =ior30-10 4 AJj10= 182 IC将已知值代入式（1）,得:=13.8mo 118.75 x10s =471.5x18.212.【2.23】在列管换热器中用冷水冷加油.水

15、在直径为列19 nunX2廊的列管内流动,己知管 内水侧对流传热系数为3 490犯而K),管外油侧对流传热系数为2褶内加： K), 换热器在使用一段时间后.管壁两(W均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.000 26 m2 - K/W, 汕侧污垢热阻为0. 000 17b mJ 盯上 管型的热导率为45 W/ (u - KK求：(I)基于管 外表面积的总传热系数；(2)产生污垢后热阻噌加的百分数。解工以外表面为基准.(1)从于筑外表面的息传热系数储，产生污垢前的总热曲工心十(马+上15x34904N9xI0Tjt?.K，W(2)产生污垢后热阳增加的百分数/? % 产生污垢后的总热阻事相丁儿+% +此

16、2,)91 -=4.29xlO-1+ 0.000176 + 0.00026x= 479x 10-/IVx 100% = 11.7%【14】某列管换热器的管程走冷却水，有机蒸汽在管外冷凝。在新使用时冷却水的进、出口温度分别为 20 C和30 C。使用一段时间后， 在冷却水进口温度与流量相同的条件下， 冷却水出口温度降为26 c。已知换热器的传热面积为16.5 m2有机蒸汽的冷凝温度为80 C ,冷却 水流量为2.5 kg/s,求污垢热阻。解：无污垢时的传热量：C = (2-i) = x4J87x103x(30-20)=1047x10V有机蒸汽：80-got冷水30 20 C(= 55c A1 =

17、60U= 50-60 = 5485噂一嚼104.7xl0a16.5x54.85= 11S7FF (m3JO有，翔时的传热量;Q =(7( -) = 2.5x4.187 xlOa x (26 - 20) = 62.81xlOaJF有机蒸汽；80 T 80 P冷水 t26 - 20PM = 541c 5=601CJR."二='460 = 56.95 C嗡Y)6281x1炉16,5x56.95二 66,S 折谈 k)% = Rq + W 氏二-113，-Y Rs =R -R = &32x10-3 %*K/IF乙 “66.84 115.7【16】有一套管换热器，内管为 19 mmx 2 mm,管长为2 m,管内的水与环隙中的油逆流流动。油的流量为270 kg/h,进口温度为 100 C,水的流量为360 kg/h,进口温度为10 C。若忽略热损失，且知以管外表面积为基准的总传热系数为374 W/ (m2 K),油的比热容为1.88 kJ/（kg K）,求油和水的出口温度分别为多少？解；取水的比热容为 J =4.18我力（kg.K）热