第三章

3-1試求粒度為50面勺某谷物的粉粒在20C和100℃的常壓空氣中的沉降速度。并分析其計算結果。

已知該谷物的密度￡480kg/m

Pp3o

'?Pas=L205kg/m‘解：(1)=1.81X10

u.=(50X10

MTX(148CP1.205)9.XJ1/(181X.81X105)=0.lllm/s

-6

5)=0.37<lRet=0.111X50X10X1.205/(1.811

OX

(2)=2.19X10

Pas=0.946kg/maUt=(50X10

6)2X(1480-0.946)9.>?1/(182X.19XIO_5)=0.092m/s

-g-C

Ret=O.092X50X10X0.946/(2.1910X)=0.199<1

3-2密度為1850kg/m:幽微粒，在20℃的水中按斯托克斯定律沉降，問直徑相差一倍的微粒，其

Ir^cx

降速度相差多少可p_p=、-----Z------X-=X-

，=u

fe：u./ut=(d7d)

3-3已測得密度為1100kg/m%勺某球形豆制品顆粒在15℃水中的沉降速度為2.8mm/s,求此豆制品顆

粒的直徑。

18ul80.001150.00284

解：2.4310m

t

d_____

()g(11001000)9.81

Rd=2.43X10X0.0028X1000/0.0015身」9<1

3的糖蜜的粘度。該粘度計由-光滑鋼球和玻璃筒組3T用落球粘度計測定20℃時密度為MOOkg/m

3

成，如附圖所示。試驗測得密度為7900kg/m,直徑為02mm的鋼球在盛有此糖蜜的玻璃筒中的■況

降速度為10.2mm/s,問此糖蜜的秸度為多少？

PPP

2(p-)g/18ut=(2X10')2X(7900-1400)9X81/(181X).2XI0^)=0.0139Pas

解：=d

-4-3

Ret=2X10X10.2X10X1400/0.0139=0.2055<l

3-5—矩形降塵室，長10m,寬5nb其中有20塊隔板，隔板間的距離為0.1m,用以分離含塵氣體中的

微粒，微粒的密度是2500kg/m

:微粒中最小粒徑為10m,氣體的粘度為0.0218cP,密度為

\試求：(1)最小微粒的沉降速度：(2)若需將最小微粒沉降下來，氣體的最大流速不能超

1.lkg/m

3/h?過多少m/s?(3)此降塵室能夠處理的氣體量為多少m

^)2X(2500-1.1)9.X81/(180X0218X10^)=6.247X10m/s

解：(1)Uu.,n=(10X10

一3-6

3

)=0.00315<lRe(=6.247XIOX10X10X1.1/(0.02181

OX

(2)tt=O.l/utmin=16su=10/16=0.6247m/s

-33/h(3)

q，h=5/BLn=6.247X10X10X5X21X3600=23614m

3-6擬用長4m、寬2m的降塵室凈化3000m

a/h的常壓空氣，氣溫為25℃,空氣中含有密度2000kg/m"的塵粒，欲要求凈化后的空氣中所含塵粒小于

10m,試確定降塵室內需設多少塊隔板？

(2000-1.185)9.>81/(181X835X10^)=5.94XLOWs

解:u=(10X10

t-3

7hqyl=5.94X10X4X2X3600=128

m

3000/128=23.4即應有24層，需23層隔板。

3-7有一旋風分離器分離氣流中的顆粒，在正常操作時，其進匚氣速為20m/s,由于突然事故，使處

理氣體量減少40舟，問此旋風分離器能夠分離出的最小顆粒將有何變化？

習題解21

,=

解:q.0.6q,w'=UrqJ/qT=O.6ut=0.6X20=12m/s

I9pi-

=\―P~,/2=(l/0.6),/2=1.29

ddc'/dcYih/uJ)

c

3-8使用(B=D/4、A=D/2)標準型旋風分離器收集流化床鍛燒器出口的碳酸鉀粉塵，粉塵密度為

:旋風分離器口處，空氣的溫度為200℃,流量為2290kg/m

3800m=；」一=J--------------=x-

7h(20&。，時，京您設備鬣分離粉生的臨界直徑&(取N=5)。

9=20m/s解：5=3800X8/(3600(X.65

5

。便足.(H00.0前----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

d7/710m

cNu

n4卻4bzz9U2J

3-9在100c的熱空氣中含砂粒之粒度分布(質量分率)為：

粒徑范圍，mlO以下10~2020~3030~杜40以上

質量分率，%1010202040

已知砂粒的密度為2200kg/m

。若此含巖氣流在一降塵室中分離，其分離效率為60%；在另一旋風分

離器中分離，其分離效率可達90%,現將流量降低50%,問新的情況下兩種分離器的分離效率各為

若干？設砂粒的沉降均符合斯托克斯定律。

解：對降塵室，原臨界粒徑為30m。

qv=utBLq、'=q/2uJ=Ut/2

//32.12X10、分離效率增為^)%

對旋風分毫器，原臨界粒徑為10m。

yz%編為2,j=14.1X105m分離效率<90%

3T0某圓柱形吸附劑的尺寸為直徑4mm,高8mm。試分別求該吸附劑的等體枳直徑、等表面積當

量直徑、等比表面積當量直徑以及球形度。

73,/3

2-mdc=(6Vp/)=5.77X10、

解&，嘮碗阿眺-----------------------------------------------------------------------

J

'mAp=O.785X).004x2+2.14x0.004X).008=1.2561x0

dA=(Ap/)

-----yTzxi，。------------------------------------------------------------------------

3mtL=6Vn/A?=6XL005X1

0

7(1.2561X0,)=4.8X10ma=6/dP=1040m

Vuidp-l-256X10'/(1.0051X0)-12501117m1jA-1040/1250-0.83

3-11某噴霧干燥制品的篩分數據如下表所示。顆粒試樣總量為。.5kg,設顆粒為球形，試求該混合

顆粒的分布函數曲線，頻率函數曲線以及以等比表面積計的平均粒徑。

序號12345678910

篩孔尺寸/mmO.40.3150.250.180.1540.1250.090.0710.056<0.045

篩留量/kgO.0010.0040.0100.0710.1350.1430.1160.0180.0020.000

解：附表

序

(I)篩分數據?TT)計算值

?/C///t

---------篩孔乂寸川川篩的址h兒「Uu…

10.40.010.21.000

20.3150.0040.0850.35750.80.9980.02240.00286

30.250.010.0650.282520.990.07080.00565

40.180,0710.070.21514.20.970.66050.0305

50.1540.1350.0260.167270.8281.61680.04509

60.1250.1430.0290.139528.60.5582.05020.0400

70.090.1160.0350.107523.20.2722.15810.02494

80.0710.0180.0190.08053.60.040.44720.00290

90.0560.0020.0150.06350.40.0040.06300.000254

100.00000.0560.0280000

以等比表面積計的平均粒徑：d?F0.141mmS=7.089S=0.1521

習題解22

3T2—固定床吸附器，床層由比表面積a=1250m

2/n?的圓柱形吸附劑組成，床層的高度為1.5m,空隙率為0.42,當溫度為150C及壓強為0.02MPa(表

壓)時，在每平方米吸附層的截面上每小時通過

二(標準狀況)的混合氣體，試計算通過吸附層的流體壓降。已知150℃及0.12MPa(絕壓)1800m

時該混合氣體的密度為0.8kg/m

=x+X\粘度為2.5Xl(TPas。

1800273150101.3

解：u0.647m/s-8u-8o

△^60027312L3產~-K

22c9

V與⑴a(X—丫y—jJ.qX-VV

=pL[5.17uO?2Uu----------xx"+x------------xx

2

1250(10.42)1250(10.42)

5r

1.5[4.170.8

2.5100.6470.29

0.420.,42

=2143Pa

373用近性炭固定床脫除某溶液的色度，溶液溫度為20℃,密度為830kg/m'，粘度為1.3X10Pas。

使用的“胞炭平均粒徑為0.85m,床層直徑為0.3m,填充高度為0.6m,空隙率為0.43。當活性炭

層上方在夫與壓事保持X.0陽液殺高度，而床層下行集液容?器內抽真空陵壓至40kPeX(真空度)時，

問該溶液的處理量有多大？

解：床層上方壓強9810Pa(表)，床層下方壓強-40000Pa(表)

p=9810+40000=49810Paa=6/d=7959m

7m3

ZZ(1A437)Zo

498107059(10.43)705933830u

4.171.310u0.29043

3

0.60.43△

83016.7^.1^41X0u+1.218X]^u^

Ai△/.u

2*0.0906u-0.2-03036816-0u-0.0489nM3

qv=0.785X0.3X0.0489=3.4551X)m/s

3-14恒壓卜過濾某含渣的果汁，由實驗已測得過濾中截留的漿渣灌餅的壓縮指數為0.55?，F已知在

0(白耐hSW壓卷在腌讖傳格同靜3若過濾lh后要得到5m'的

清果汁需采用多大的過濾壓差？設介質阻力忽略不計。

2=2kAp"stV,2=2kA2p,"4t

解：V

(V"

J(p'/p)「=(5/3)2(p'/p)=(5/3產"°制=9.68

p'=9.68P=9.68X0.2=1.94MPa

劍濾痢版附闔瞬命地道顓?股狄懸潛續過謔

至1小時，共得濾液4nA此時濾框已充滿，即停止過濾。試依據上述測試數據確定其恒壓過濾方

程。如果過濾前在濾布面上涂一層助濾劑(其厚度可略而不計)，則濾布阻力可降至原來的1/3,問

涂上助灌劑后濾框充滿所需時間為多少？

解：1.22+2X1.2X15K42+2X4Xq=60K

K=l.12m/minqe=6.4m/m

過濾方程為q2+12.8q=l.12t32

鋪助濾劑后qj=q“/3=6.4/3m/m'

42+2X4X6.4/3=1.12tt=29.5min

3T6今有?實驗裝置，以0.3MPa的恒壓過濾某水懸浮液，測得過濾常數K=5X10

m/s,qe=O.01m/m'o

:,

7mo現擬在生產中采用BMY50—810/25型板框壓濾機來

又測得濾餅體積與濾液體積之比v=0.08m

過濾同樣的料液，過濾壓強和所用濾布也與實驗時相同(此板框壓濾機的B代表板框式，M代表明

流，Y代表采用液壓壓緊裝置，這一型號的濾機濾框空間的長與寬均為810m,框的厚度為25mm,

共20個框)。試計算：(1)過濾至框內全部充滿濾渣時所需過濾時間；(2)過濾后以相當濾液量1/10

的清水進行洗滌，求洗滌時間：(3)洗滌后卸渣、重裝等操作共需15min,求壓濾機的生產能力，

3

以每小時平均可得多少m

濾餅計。

2V

3

解:(1)A=0.812X2X20=26.24m

餅=0.812X0.025X20=0.328m

陶碳九1幽2得).156-

q

2+2X0.01>^=5X10_5tt=(0.156z+0.02X0.156)/(51OX-5)=549s

(2)t.=0.1VX8(V+VC)/KA

^0.lX8XqX(q+q<.)/K=O.1X8X0.156X(0.156+0.01)/(510X)=414s

習題解23

：，/h

(3)Qw=0.328X3600/(549+414+900)=0.634m

3,于一小型過濾唯測得此懸浮液的濾3-17有一濃度為9.3%的水懸浮液，固相的密度為2200；<g/m

餅常數k=l.IX10

m/(sa?tm),濾餅的空隙率為40舟?，F用一臺GP5T.75型回轉真空過濾機進行生產

(此過濾機的轉鼓直徑為1.75m,長度為0.98m,過濾面積為5nl

2,浸入角度為120°),生產時采用

的轉速為每分鐘0.5轉，真空度為600mmHg,試求此過濾機的生產能力(以濾液量計)和灌餅厚度。

假設濾餅不明長縮，過濾個劈勺阻力可忽略不計。

解6廝2蛔1K37嵌版V=xxVx_-xx=

Q465AKn46551.7373lOO4bl/312.'/h

V=Q/60n=12.5/(600X5)=0.417m

vX(1-0.4)2>200/[1000+vX0.4XI000+vX(1-3

34)2X200]=0.093

:,

v=0.08mtt=0.08X0.417=0.0333m7mV=vV

3/m3V=vV

=Vtt/S=0.0333/5=0.0067m

3T8某回轉真空過濾機轉速為每分鐘1.5轉，今將轉速提高至每分鐘2.5轉，若其它情況不變，問

此過渡機的生產能力有何變化？設介質阻力可忽略不計。

正(2.5/1.5)"2=1.29解:Q'QMn'n)

2)在0.25MPa(表壓)下恒壓過短，經303-19—臺BMS30-635/25型板框壓濾機(過濾面積為30m

分鐘充滿濾框，共得濾液2.4m,過濾后每次拆裝清洗時間需15分鐘。現若改用一臺GP20-2.6型向

轉真空過濾機來代替上述壓濾機，轉筒的直徑為2.6m,長為2.6m,過濾面積有25%被浸沒，操作真

空度為600mmHg,問真空過濾機的轉速應為多少才能達到同樣的生產能力？設灌渣為不可壓縮，過

濾介質的阻力可忽略不計。

3

解：板框壓濾機Q=2.4X60/(3C+15)=3.2m/h

回轉真空過港機K'g600X101.3/(7602X50)=0.32

K=2.[2/(即23X)式何))=3..b區^

■6m7^KJ=0.3K2=l1374X10

V/s

2

A'=2.6X3.14X2.6=21.2m

1.616521.21.1374106n

2.625’

n'=0.37rpm

3,達到泵的最大3-20工廠用?臺加壓葉濾機過濾某種懸浮液，先以恒速過晚15分鐘得到濾液2.5m

壓頭，然后再繼續進行恒壓過港1小時，問：(D總共可得濾液多少m?(2)如果葉濾機的去渣，

7h?(3)如果要此過渡機的生產能力為最大，則每

重裝等需15分鐘。此曹桃的廿鏟為多少為

君循城眸諭麻為附聞不俳產能叨乂是多少m

、KA%R/2解：(1)植速％

+x-Y———-v

即2.5=KAX0.25/2K/2.5%2/&25二口

先恒速麗面+

23可(t寸沖------

J丁BbO受(1.25-0.25)V=7.5

(2)Q=7.5/(1.25+0.25)=5m

7h

(3)Qv「小

2

1KA

22

(tt)KA(tt)V

DRR

222dVKA(tt)V

令0

RR

乙

dt(tt)

D

2

IKA

即2

2

(ttu)KA(tt)V

RR

222

KA(tt)施

(t+tD)KA

72=KA2(t-tR)+VR2

代入t「=0.25h,KA

3

邑50,tR=0.25h,VR=2.5m,

此時V=[50X(0.52-0.25)+2.5

2]"2=4.444m'Qa=4.444/(0.52+0.25)

=5.77m

7h

習題解24

2

3-舜如削昨濾楣逑濾面樹落樹林藻進行恒壓過濾實驗，測得:

過濾時間i/min51015202530

波液量\714907951035123514251575

試求過濾常數K、qt.o

'm7sq.=0.0852m7m2^：用線性回歸法得：K=1.02X10

__根慚_________

3000.4900.10892755.10

6000.7950.17673396.23

9001.0350.23003913.04

12001.2350.27444372.47

15001.4250.31674736.84

n76nawnnni”as

斜率9809.32截距1671.27

3

3-22有一轉鼓真空過濾機，每分鐘問轉2周，每小時可得濾液4m

o若濾布阻力忽略不計，問每小

時要獲得5m

3濾液，轉鼓每分鐘應回轉幾周？此時轉鼓表面濾餅的股度為原來的幾倍？假定所用的

，發度不變。V

柢溫靜質可以忽略時，每小時所得的濾液體積：4=465A(Kn)

qj6=465A(Kn')/[465A(Kn)]=(n,An

，歹啾q」00

J2X(5/4)!3.1253

施樨小特選簇得引應轉3.125周。

轉鼓旋轉一周表面生成的濾餅的厚度：=v(V/n)/A=vV/nA

.??'/=(Y'r/')V/(/n)=V,n/Vn,=5X2/(3.1254X)=0.8

即轉鼓表面灌餅的厚度為原來的0.8倍。

3-23用板框壓濾機過濾某糖汁。濾框邊長為810mm。己測得操作條件下過濾常數K=6.2X10

%'/s,

q.,=0.01m

7m2,每得In?濾液的濾餅體積為0.Im：',濾餅洗滌及卸餅、重裝等共費時25min。要求過

7h(按濾液計)。試計算：(1)至少需幾個框；(2)框的厚度。

濾機的生產能力為15m

解：(1)由恒壓過濾方程式：

t=(V

2+2VVe)/KA?及V中Aqe

qv=V/(tt())=V/[(V

2222

+2We)/KA+1d(V+2VVe+KAtd)

22-522

令dqv/dV=0,得：V=KAtD=6.2X10X25X60A=0.093A

.,.V=(0.093)

,/2A=0.3050A-52

2+2X0.305AX0.01A+0.093Az)=1.891X0

s

A/0.1921qv=6.2X10XAX0.305A/(0.093A

而qv=15m

7h=4.167K0m7s

-3

士42.33m2/.A=4.167X10X0.1921/1.89110X

所需濾框數：n=A/2b

M2.33/(20X812)=32.26取33

實際過濾面積；A-33X2XO.81

M3.30m2

(2)一個操作周期中得到的濾液體積為：

習題解25

2

:l

隹0.301A=0.305X43.3=13.21mV=(KAI))

???框的厚度為：L=Vv/nb

2=13.21X0.l/(330X.81)=0.061m

P

P3

3-24用板框壓濾機恒壓過濾某懸浮液。懸浮液中固相質量分率為0.1。固相密度s=2000kg/m,液相為密

度=1100kg/n?的水溶液，每1m'濾餅中含600kg溶液，其余全為固相。己知操作條件卜過濾常

-5232

數先由行.物！I麻框尺寸為810mmX810mmX25mm,共26個框。求：(1)濾框

全部充滿所需的時間及所得的滋液體積；(2)過灌完畢后用0.5m

，清水洗滌，洗滌時表壓與過濾時

相同，洗水粘度為濾液粘度的75%,求洗滌時間。

解：(1)以1m

3濾餅為基準求力設其質量為x：

(x-600)/2000+600/1100=1解得x=1509.1kg

對應的濾漿量909.1/0.1=9090.9kg

對應的濾液量9090.9-1509.1-7581.8kg

，應的濾液體積7581.8/1100=6.89m

濾框全部充滿時的體積0.81X0.02^X26=0.4265而

322

V=0.4265X6.89=2.94m而A=0.81X2X26=34.12m

q=V/A=2.94/34.12=0.0862m?Q

由恒壓過漉方程式q

2+2qqe=K,知：

(0.0862)

2+2X0.0862沏.02=9.8伙0S解得:=llls

2-52-33

(2)(dV/dt)w=KA/[8(V+Ve)]=KA/[8(q+qe)]=9.81X0X34.12/[8X(0.0862+0.02)]=3.93610Xm/s

U=V,/(dV/dt).=O.5/3.93610X

三127s校正后的洗滌時間為：

t/=tvw/=127X0.75=95.?5s

QaT

QI

ax第四章

4-1在某一間歇式混合器內將淀粉與干菜粉混合以生產湯粉混合物。干菜粉和淀粉的原料比例為4：

6,混合5min后取樣分析，以質量分數表示淀粉含量，測得混合物組成的均方差為0.0823。均方差的

初值可用兩組分的質量比表示。試問若要求混合物達到規定的均方差值0.02,混合操作還需繼續進

行多少時間？(初始均方差等于兩組分濃度的乘枳)PP

-0開始的5min內解：c,=6/(6+4)=0.6

CO

03

W).6X(1-0.6)=0.242=0.823=5min=300s

則：0.0823-0=(0.24-0)exR(-300k)解得：k=3.57X10

口-3l/s

即:P1

r2t0.24exp(-3.5710X1)

再代入：

=0.02=696.5s=l1.6min即再混合6.6min?

4-2用平漿式葉輪攪拌液體，攪拌已達湍流。原用名漿葉直徑為容器直徑的1/3,今擬以容器直徑的

1/4的漿葉直徑代替。要求功率數相等產問轉速應如何改變？

解:由P7P=[(d/D)^'(d/D)]'1-2=(3/4)',-2=1.41P/d5n3=P，/d'、且P'=1.41P

1.41冊

5n*Jl/dW/n=[1.41(d/d，)5]l/3=(5.942),/3=l.81

4-3用一具有6個平直葉片的渦輪攪拌器在標準攪拌系統內攪拌果漿。果漿密度1100kg/m,粘度

20mPa.So攪拌槽直徑1.65m,有擋板。若馬達的功率消耗為1.5kH,求其轉速。

解：設攪拌為湍流Np=P/n3ds=6.ld=D/3=0.55m

n=(P/6.Id

5),/3=[1600/(6.111X00X0.555)],/u=l.68s-

Re=d

2n/=l100X0.552X1.68/0.02=27951假設成立

4-4為制取某種難溶的礦物鹽稀溶液，使礦物鹽在容器內與30℃水混合，采用平漿式攪拌器，攪拌

葉輪直徑500mm,所消耗的功率為0.0385kW,試估算葉輪轉速(稀溶液物性可用水的物性代替)。解:

設攪拌已達湍流，從圖查得：Np-P/d5nLi

3=0.8007mPa.s30℃水=995.7kg/m

?“=[38.5/(10.X55X995.7)]』07s1

故n=(P/2d

Re=nd

7=1.07X0.52X995.7/0.800710X3=3.34X10$假設成立

習題解26

4-5實踐證明，糖蜜和維生素濃縮液在直徑0.6m,深0.75m的容器內，采用直徑0.3m,轉速450r/min

的三葉旋漿式攪拌器攪拌，可以得到很好的混合。今欲設計規模更大的設備，容器直徑1.8m,欲達

到小設備同樣的混合效果。試問容器深度、攪拌漿直徑和轉速應各取何值為宜？電動機功率有多

大改變？混合物粘度為6.6Pas、密度1520kg/n?。設放大基準為Re相等且放大時應保持幾何相

似。2廣①

解：小試:Re=nd

PPRH150X0.3X1520/(60*.6)=155.5屬過渡流但與Er無關

欲保持幾何相似，則d'=dD'/D=0.3X1.8/0.6=0.9mH*=HD'/D=0.傷XL8/0.6=2.25m

7=nd7n'=n(d/d9M50X(0.3/0.9)2=50r/min

由n'd'

由于Re<300,故=儀1匕)叱'=即小試：Np=P/d

3n2=0.853

3(d'/d)Jpx(1/9)3X35=P/3=415.7WP=0.8X0.3X(450/60)X1520=1247W.\P,=P(nVn)

因為是非標準攪拌系統，故對幾何形狀進行校正：

f>=[(d/D)2/(d/D),]

■°-9=[(0.9/1.8)/(1/3)廣9=(3/2)-

°9=0.694f2=[(H/D)2/(H/D)l]

1.74(2.25/1.8)/1產=L14P"=3'=0.

694X1.14X415.7=328.9Wpp

4-6在一有擋板的點華槽內，用帶園盤平耶昂的涵輪移拌器擾拌粘度為lOmPa.s,密度950kg/m，的

溶液。裝置有關尺寸比例為：d/D=l/3,W/d=l/5,H/d=3,h/d=l,攪拌槽直徑0.9m,葉輪轉速480r/min.

現有一電機能提供L5kW的有效功率，問此電機是否能驅動上述攪拌器，再核算濠電機能驅動上述攪拌器

的最高轉速有多大？

7=480X0.32X950/(60XL0X103)=68400X0'湍流PP

解:題中為標準攪拌系統Re=nd

查圖7-7=6.1P=6.In

PA3d5=6.1X950X(480/60)3X0.35=721OW。

，不或驅動若仍取=6.1由6.In?5

?3d5=1500,得n=4.741/s2P'

7)=40530>10,J最高轉棘為4.741/s284r/minRc=4.74XD.3X950/(101X0

4-7具6個平直葉片的渦輪攪拌器裝于直徑D=l.5m的攪拌槽中央，葉輪直徑d=p.5m，距槽底串0.5m,

轉速n=90r/min,槽為平底，無擋板，被攪拌液體=200mPa.s,=1060kg/m\槽內液體深度1.5m,

試計算攪拌功率，若在槽內裝津.4塊寬0.15m的擋板，其他條件不變，再求此時所需功率。

解:d/D=l/3,h/d=L???為標準系統,但無擋板

Re=nd。

7=90X0.52X1060/(602<00x103)=1987.5<10000igg,曲破5,=2Fr=n

2d/g=(90/60)2X0.5/9.81=0.1147a2=(l-lgl987.5)/40=-0.05746Np=Fr

"2=2X0.11470'5H6=2.265P=2.265n3d5=2.265XI060X(90/60)X0.5=253.2W

35

裝擋板后查曲線6=4.9P=4.9X1060X(90/60)X0.5=547.8W

4-8一攪拌槽裝有螺旋漿式葉輪。轉速500r/min,功率消耗17kW,物料為=1200kg/m、=L6Pa.s

的甘油，系統為床準系統，有擋肥求槽直徑。

解：設為湍流，則Eu=rPn用$=0H2n令00/60=50/6

d={17000/[0.3212X00X(50/6)

3]}“5=0.598mRe=1200X0.598-X50/(6XI.6)=2235<100000

由圖7-7曲線2,=Np=O.4d={17000/[0.41MOOX(50/6)

AP8冬eO.572nl2

Re=1200X0.572-50/(6..p)把044再查圖7-7曲線2,=Eu=O.4符合

故D-3d-3X0.572-1.72m

4-9大豆的密度為1200kg/m、直徑為5mm,堆積成高度為0.3m的固定床層，空隙率為0.4,若20℃的

空氣流過床層時，空床流速為0.5m/s,試求壓降。又問空床流速達何值時，流化方才開始？此時壓降

為何值？

解:20C空氣：=1.205kg/m

?,=1.81X103Pasu?,=O.00923d,,

2.7(-

06=0.00923X0.005

0.43(1200-1.205)0,97[(1.811X)3)0wX1.205"O6]=6.914m/s

ReP=0.005X6.914X1.205/(1.8110X

3)=2300查圖:Fc=0.2,.,.unf=1.383m/s

當u=0.5m/s時，尚未流化，為固定床

p=36k*(1-)

2233223

Lu/dP=36：X5X1.81X10(l-0.4)X0.3X0.5/(0.005X0.4)=110Pa

當達到流化時：p=h0(l-)C-)g=O.3X(l-0.4)(1200-1.205)9.81X=2117Pa

習題解27

3,4-10—砂濾器在粗砂礫層上鋪有厚750nlm的砂粒層，以過渡工業用水。砂礫的密度為2550kg/m

粒徑為0.75mm,床層松密度為1400kg/m\今于過濾完畢后用14℃的水以0.02m/s的空床流速進行砂

粒層的返洗。問砂粒層在返洗時是否處于流化狀態？

3:,

解：1-=1世0/2550=0.451水，=1.185X10Pas=1^00kg/mp

u,?0.00923X).00075

1.82(2550-1000)a97[(1.1851X)-3)088X1000°°6]=0.0047m/s

-3

Rep=0.00075X0.0047X1000/(1.1851X))=2.97不必校正

???u>u“「故處于流化態

4-11鮮豌豆近似為球形，其直徑為6mm,密度為1080kg/m1擬于-20℃冷氣流中進行流化冷凍。

旦

床在流化時的高度為0.3m,空隙率為0.4。冷凍進行時，空氣速度等于臨界速度的1.6倍。試估算：(1)

流化床的臨界流化速度珈操作速度；(2)加過床層的壓降。

rpas=L395kg/m：'解：(1)-20C空氣,=1.62X10

umf=0.00923X).006

2.8(1080-1.395)097[(l.6210X:<),ISHX1.395°力=9.534m/s

Re,,=9.534X0.006X1.395/(1.6210X

3

AsPP_)=4926^FG=0.1,u?f=0.953m/s

0.44

或umf'=[O.006(1X080-1.395)9.>81/(24.51.刈95);=1.363m/s

操作速度u=l.6X1.363=2.18m/s

(2)p=hO(ljj(s-)g=0.3X(l-0.(1080-1.395)9.81X=1905Pa

心面粉隨粒度為物而喘掰&為M啾如/m)當同樣以20℃

空氣來流化時，試分別求其流化速度的上、下限值，并作此散料和粉料流化操作的比較(比較u/uQ。

解：20c空氣,=1.81X10-3Pas=1.205kg/m3

(1)小麥

u'*0.00923X).005

0.648(1260-1.205)0-97[(l.811X)3)0WX1.205°M]=7.4m/s

ReP=O.005X7.4X1.205/(1.8110X

")=2464凡=0.2,uof=7.4XO.2=1.48m/s

5.=1.45m/s或u,r=[0.305M1260-

1.205)9.>81/(24.51.X2O5)

~3

Rept=O.005X12.46X1.205/(1.8110X)=4148>10

00ut=1.74[0.005(1260-1.205)9.81Ml.205]

0.7=12.46m/sut/u,1=8.6

(2)面粉

5'=0.009230X0001o

83016.8(1400-1.205)p7[(1.81IX))0WiX1.205""=6.465X0*

冠德戰縷覦0.OOCl^t.205/(1.8110X

Xut=O.0001

2(1400-1.g05)9.>81/(181X.81XW

3)=0.42m/sRcpl=0.0001X).42X1.205/(1.8110X七

A")%8d呼u“二。中/$4651UX

4T3試設計一低真空吸入式氣力輸送原料小麥的管路，并計算其壓降損失。苞知管路甫垂直和水平

兩段長度各為10m,中間有一90彎頭，要求小麥的輸嘮:為5000kg/h。

解：取必=20瞥,R&*如gG/h=5000/(36006XXI.2自.193m。7s

d=(4qj/ua)=(4X0.193/20)=0.11m

B=K(0.0125+0.0011/d)=1.3(0.0125+0.0011/0.11)=0.C2925

水平管i=(30/u?)

0.44+0.2R，=(30/20嚴+0.2X6=2.425

垂直管2=250/(ua

3232

)+0.15R,=250/20+0.15X6=3.695取R/d=6,曲=0.5p=[(1+2)aL/d+abRjau.

72=[(2.425+3.695)0.02X925X10/0.11+0.56]XI.22<072=4626Pa

474某牛奶均質機在進行牛奶均質時，將牛奶脂肪球的平均滴徑從3.5m減至1m,生產能力為

0.3X10

5

m7so試計算均質所需要的壓降和功率。已知均質機的kl=500,m=2,牛奶表面張力為10'/m。

三500(3.5/1尸=6125又Wep=plldor,/

解：WCLLX

f=17.5X106PaApH=Wep/d0rs=10X6125/3.51X0

6

s=388.5WP=p,tXqv=17.5X10X2.22X10

習題解28

-7-七.

第九早

57對于水分含量不低于40舟的食品，且溫度在0~100℃范圍內時，其熱擴散率可以用同溫下水分

V/so和其他干物質的熱擴散率的加權平均法來計算。根據經驗，干物質的熱擴散率約為88.5X10

根據此法，試計算牛肉的熱擴散率。已知牛肉含蛋白質10%,磷脂6與,糖2%及少量多種無機鹽，

其余為水分。

/P

2W/(mK),cp=4.183kJ/(kgK),=998.2kg/m;J

解：由附錄查得20℃時水的=59.84為(r

.??水的熱擴散率：axe一麻.8900

24.183X103X998.21.434X107m7s

牛肉的熱擴散率為：a=wiai/wi

=[(0.10+0.06+0.02)88.>6X10

"0.82X1.434X107]/[0.10+0.06+0.02+0.82]=1.335X10.

k片/s

5-2燃燒爐的平面壁2由一整耐火磚與一層普通磚所砌成，兩層的厚度均為100mm,操作穩定后測

得耐火磚內魅表面溫度為700C,普通磚外壁表面溫度為130℃,已知耐火碣的導熱系數?為

1.8W/(m?K),普通磚的導熱系數？為0.58W/(m?K),問耐火磚與普通磚的接觸面的溫度是多少？

2

解:q=(t1-t3)/(bl/l+b2/2)=(700-130)/(0.1/0.93+0.1/0.58)=2036W/m

Q=i(t「t2)/b12036=0.93X700-t2)/0.lt2=48rC

5-3在第1題中，如為在盤磚油外表面再敷上一層厚度為40mm的85%的氧化鎂，以減少外壁面

的散熱損失。氧化鎂層的導熱系數為0.081W/(m?K),操作穩定后測得耐火磚內壁表面溫度為

740℃,氧化鎂的外表面溫度為90℃,問每小時每平方米堡面的熱損失減少了多少？Z

解：q*=(t,-t()/(b/.+b^+baA)^740-90)/(0.1/0.93+0.1/0.58+0.04/0.081)=840W/m

q-q7q=(2036-840)/2036=0.5874即減少了58.74%

54某蒸失管外徑為51mm,壁厚l.&nm,漕材熱導率?為46W/(m?K),卡外包有厚度為30mm的

絕熱材和絕熱材泡的熱卓索為O124a/(m?K),管子聲表面溫度為175℃,絕熱層外表面溫度

為45C,求每小時每米管長的散熱損失。

解：1*尸0.024mr2=0.0255mr3=0.055m

2

;〔2，g29”「45：13.Wm47.C9<J/(h.m)

]1]1L11乙”10.8555

,,13Al0.45025In

11r；46n56.830169

nr2220.64955九九

1

A△X△

5-5某蒸汽管超卜⑥仃事總熱翡評同超知劇目同的保溫展。設外層的平均直徑(按對數平均值計)

為內層的2倍，其熱導率也為內層的2倍入若將兩保溫層對調，其它條件不變，問每米管長的熱損

失將改變多少？A