生物工程设备(习题及其答案)

名称
大麦 小麦 玉米 糙米 高粱 麦芽 瓜片干
密度/(Kg/m3)
1300～1350 1240～1380 1300～1400 1120～1220 1250～1350 700～800 800～900
沉降速度 /(m/s)
8.7 6.2～9.8 8.9～9.6 7.7 8.9～9.5 0.8～1.2
气流速度 /(m/s)
( Pa) (2 29)
◆（6）计算系统压力损失 ☆③分离器压力损失（△P4）的计算 ●[2]重力式分离器几何尺寸的确定 因a—系数（0.03～0.05），取a=0.04，已知vt=10m/s，圆 筒直径为： D 1.13 qv (m) ____( 15) 2
1 aVt
0.231 1.13 ( m) 0.0410 圆筒高度: 因麦芽的颗粒大于3mm，取1.5，因此，
1 2 P3e e ( Pa) (2 26) 2
表3-3-12 弯管阻力系数ξe
曲率半径比r/D 阻力系数ξ
e
由R/D=6，查表3-3-12，得 ξe=0.50。 12 P3e e ( Pa) (2 26) 2 1.2 222 2 0.5010 ( Pa) 2 △P3=△P3v+△P3H+△P3e=(Pa)
0.0011 k1 (0.0125 ) D1 1.3 (0.0125
2
L v P 直 ( Pa) (2 21) 1 D2 2 30 1.2 122 ( Pa) 0.157 2
0.0011 ) D1
◆（6）计算系统压力损失 ☆④空气管压力损失（△P1）的计算 ●[2]空气弯管的压力损失（△P1弯）的 计算
L (1.0 2.0) D1 1.5D1 (m)
圆锥高度：因D—出料口直径（一般取20㎝）；υ—圆 锥部分外锥角（一般取60°），因此， ( D D) H 1 tg (m) ____( 16) 2 2 ( D1 0.20) tg 60 (m) 2
◆（6）计算系统压力损失 ☆③分离器压力损失（△P4）的计算 ●[3]重力式分离器尾气出口气速和气体出口管径（即空气 管直径）（D2）的确定 出口气速：因气流经重力式沉降器后，下步进入旋风除 尘器，若重力式沉降器出口气速过高，则会使旋风除尘器压 力降大大提高，同时也会使已沉降的粒子重新被卷起，降低 了旋风除尘器的效率。因此，该出口气速在10～25m/s间选 取，结合该流程的特点，选取出口气速为：vα=12m/s。 气体出口管管径（空气管管径）：
2
，
其中：ξi--阻力系数，取1.0。
P5
1
i
2
2 2 1.2 22 1.0 ( Pa) 2
( Pa) (2 30)
◆（6）计算系统压力损失 ●⑥气流输送系统总的压力损失（△P）的计算
△P=△P1（空气管）+△P2（加速段）+△P3（输料管）+△P4（分离器）
第二章 固体物料的处理及输送设备
◆某啤酒厂采用吸送式输送麦芽，用单筒吸嘴吸料，输送量 为10000kg/h，麦芽悬浮速度为10m/s，输送水平距离为 70m，垂直距离为40m，90°大弯管（R/D=6）2个，新的焊 接管，用重力式分离器卸料，后接旋风除尘器、袋滤器，再 由真空泵或吸风机抽出放空。空气管道总长30m，90°大弯 管（R/D=2.0）5个。设袋滤器压力损失△P4Φ=400Pa，供料 系数C=8，分离器出口气速为12 m/s，重力式分离器圆锥部 分的外锥角为60°。要求： ☆（1）画出该工艺流程草图。 ☆（2）计算输料管直径。 ☆（3）确定重力式分离器的主要尺寸。 ☆（4）计算风机的风量、风压及所耗功率。
G物 Q气 2 19） （ 气 10000 3 3 m /h m /s 10 气
◆（5）输料管径（D）的计算
4Q气 4Q气 Q气 D 0.0188 2 10） （ v气 3600 v气 v气 4 Q气 ( m) 3600 22
P1弯 b ( Pa) (2 22) 2
2
因空气管所用弯头数目为5个，且 R/D=2.0，查表3-3-11，选ξb---弯管的 阻力系数，为0.15。
P 弯 b 1
表3-3-11 空气弯管阻力 系数表
曲率半径比r/D
1.0 1.5 2.0
ξ
b
百度文库0.26 0.17 0.15
高真空输送
低压输送 高压输送
(-0.2～-0.5)×105
﹤0.5×105 (1～7)×105
10～30
1～10 10～50
◆（4）输送所需空气量（Q气）的计算 由于20℃时空气的密度（ρ）为：
29 273 空气 22.4 (273 t ) 29 273 22.4 (273 20) ( Kg / m3 )
P

2 2 1.2 12 5.5 ( Pa) 2
( Pa) (2 27)
◆（6）计算系统压力损失 ☆③分离器压力损失（△P4）的计算 ●[5]袋滤器压力损失（△P4Φ）的确定 根据题意，已知△P4Φ=400（Pa） ●[6]分离器压力损失（△P4）的计算 △P4=△P4w+△P4c+△P4Φ=（Pa）
◆（6）计算系统压力损失 ☆④空气管压力损失（△P1）的计算 △P1=△P1直+△P1弯 ●[1]空气直管的压力损失（△P1直）的计算 2 L1 v P 直 ( Pa) (2 21) 1 D1 2 因空气管为新的焊接管，K1=1.3，且L=30m, D2=0.157m， vα=12m/s
4Q气 4 Q气 D2 ( m) v 12
◆（6）计算系统压力损失 ☆③分离器压力损失（△P4）的计算 ●[4]旋风除尘器压力损失（△P4c）的计算 根据气体流量，选CCT/A型分离器，ξ--阻力系数，对 于给定的旋风分离器，其为常数，对于切向进入的旋风分离 器ξ为5.0～5.5，取ξ=5.5， 2 c 4c
◆解：（1）加热蒸汽用量的计算
1000 (t s t p ) G S 1.2[ ](Kg / h) (3 6) ts 100010 (135 70) 1.2 [ ] Kg / h 675 135
◆（2）导入管直径（d内）的计算
d
S 3600
2
2 1.2 122 5 0.15 ( Pa) 2
( Pa) (2 22)
●[3]空气管压力损失（△P1）的计算 △P1=△P1直+△P1弯=（Pa）
◆（6）计算系统压力损失 ●⑤空气进出口的压力损失（△P5）的计算
1 P5 ( Pa) (2 30) 2 i
+△P5（空气进出口） =（Pa）
◆（7）风机的风量、风压及所耗功率的计算 ☆①风机风压（P） 为气流输送系统总压力损失（△P）的1.1～1.2倍，这 主要是考虑了计算上的偏差和设备漏风及一些偶然的因素， 取1.1。
P (1.1 1.2)P( Pa) (2 32) 1.1 P ( Pa)

4
s
( m) (3 8)

S 0.3825 3600

( m)
4
20
查标准管系列，选取Φ外径×壁厚mm的无缝钢管。
◆（3）外套管直径（D外）的计算
S Vs (m3 / h) 水 1000
S
D
G s 3600

4

查标准管系列，选外径为127mm，壁厚为5.5mm的无缝
钢管，其内径为116mm。
◆（6）计算系统压力损失 ☆①加速段压力损失（△P2）的计算 由于吸嘴吸料，供料不稳定，C=8，
1 P2 (C ) ( Pa) (2 23) 2 2 1.2 22 (8 10) ( Pa) 2
2
◆ （6）计算系统压力损失 ☆②输料管压力损失（△P3）的计算 ●[2]水平管压力损失（△P3H）的计算
L1 1 P3H H ( Pa) (2 25) D 2
2
H

30 0.2 1
30 0.2 10 22
因水平输料管为新的焊接管，K1=1.3，且L1=70m， D=0.116m
2 1.5
4 0.75
6 0.50
7 0.38
◆（6）计算系统压力损失 ☆③分离器压力损失（△P4）的计算 ●[1] 重力式分离器压力损失（△P4w）的计算 因ξw---阻力系数，取1.0～2.0，因此取ξw=1.0
P4 w w (1 0.8 )
1
2
2 2 1.2 22 1.0 (1 0.8 10) ( Pa) 2
Q风机 P N （W ) (2 34)


Q风机 P 0.7
W
第三章 培养基的制备设备
◆1.有一套管式连消塔，要求每小时进料10m3，用6kg/cm2 蒸汽加热。若灭菌温度为135℃，预热温度为70℃，导入管 中蒸汽流速为20m/s，醪液在管隙中的流速为0.09m/s，料液 的加热时间为25s，导入管小孔孔径为6mm，6kg/cm2蒸汽的 比容为0.3825m3/kg，热焓为675kcal。求导入管和外套管的 直径以及塔高和小孔数。
D 0.0011 1.3 (0.0125 ) D

1
1 250 3 0.1510 222
0.15
L 1 P ( Pa) (2 24) 3 D 2 40 1.2 222 D 2 ( Pa)
◆解：（1）工艺流程草图
◆（2）需输送物料量
G物=10000Kg/h
表3-3-9 气流速度与输送距离 总距离/m
60 150 360
气流速度/(m/s)
20 25 30
◆（3）输送物料的气流速
度和混合比的选定 参照表3-3-9和3-3-10， 麦芽的气流输送速度为：v气 =22m/s。
表3-3-10 各类谷物的气流输送速度
k1 (0.0125
0.0011 ) D 0.0011 1.3 (0.0125 ) D
2
L1 1 P3 H H ( Pa) (2 25) D 2 70 1.2 222 D 2 ( Pa)
◆（6）计算系统压力损失 ☆②输料管压力损失（△P3）的 计算 ●[3]输料弯管压力损失（△P3e） 的计算
2
◆（6）计算系统压力损失 ☆②输料管压力损失（△P3）的计算 △P3=△P3v+△P3H+△P3e ●[1]垂直管中的压力损失（△P3v）的计算
L 1 P3 ( Pa) (2 24) D 2
2

250
3 2
因垂直输料管为新的焊接管，K1=1.3，且L=40m， 0.0011 D=0.116m k (0.0125 )
15～25 15～24 25～30 15～25 15～25 20～22 20～22
◆（3）输送物料的气流速度和混合比的选定
因麦芽为松散物料且为短距离的低压输送，参照表3-3-
8，混合比选取值为：μ=10。
表3-3-8 混合比值 输送方式 低真空输送 系统内压力/Pa -0.2×105以下 混合比/μ 1～10
☆②风机风量（Q风机） 使其满足输送空气量的基础上，增加10%～20%的裕 量，取1.1，即
Q风机 1.1 1.2)Q气 m / h) (2 33) （ （
3
1.1 Q 气 m 3 / s
◆（7）风机的风量、风压及所耗功率的计算 ☆③风机功率（N） 因η----效率，一般取0.5～0.7，取0.7。