食工原理整理版

1-10.用泵将密度为1 081kg/m3、黏度为1.9mPa•s 的蔗糖溶液从开口贮槽送至高位，流量

为1.2L/s 。采用1英寸镀锌管，管长60m ，其中装4个90°弯头。贮槽内液面和管子高位出口距地面高度分别为3m 和12m ，管出口表压力为36kPa,泵的效率为0.60。求泵的功率。

m/s 37.20254.0785.00012.02=⨯==

A q u v 4

104.30019.01081

37.20254.0Re ⨯=⨯⨯=

=

μ

ρ

du

ε/d = 0.20/25.4 = 0.0079

查摩擦因数图：λ= 0.038—0.042

J/kg

214237.2)5.0475.00254.060042.0(2)(2

2=⨯+⨯+⨯=+=∑∑u d l h f ζλ

∑=+++⨯=++∆+∆=J/kg

338214237.2108136000981.922

2f h u p

z g w ρ

W

43810810012.0338=⨯⨯===ρv m e wq wq P

P = Pe /η = 438/0.6 = 730W

1-12 将密度

985kg/m3,黏度1.5m Pa•s 的葡萄酒用泵从贮槽送至蒸馏釜，管路为内径

50mm 的光滑不锈钢管，全长50mm ，其间有3个90°弯头和一个控制流量的截止阀。贮槽内液面高出地面3m,进蒸馏釜的管口高出地面6m, 两容器内皆常压，泵安装在靠近贮槽的地面上。若流量为114L/min ，此时经截止阀的压力降为86kPa,求泵出口处的压力和泵的有效功率。

qv = 0.114/60 = 0.0019m3/s

m/s 97.005.0785.00019.02=⨯==

A q u v 4

102.3015.0985

97.005.0Re ⨯=⨯⨯=

=

μ

ρ

du

024.0)102.3(3164.0Re 3164.025

.0425.0=⨯==

λ

1-2间衡算：

∑∑∆++=ρ

ζλf

f p u d l h 2)(2

J/kg

10098586000

297.0)15.0375.005.050024.0(2=+⨯++⨯+⨯=∑f h

∑=+-⨯=+∆=J/kg

130100)36(8.9f h z g w

=

⨯⨯===9850019.0130ρv m e wq wq P 243W

3-2间衡算

∑⨯-+=+)25.0(22223

u h gz u p f ρ

∑⨯-+⨯⨯=⨯-+=)

297.05.110068.9(985)25.1(2223u h gz p f ρ

p3 = 1.56×105Pa

2-4.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水塔顶部，流量为45m3/h ，槽内水位维持恒定，泵入

口与贮槽水面的垂直距离为1.5m,水洗塔顶水管出口与贮槽水面的垂直距离为14m 。管路尺寸均为φ76mm×2.5mm

读数为98kPa

qv = 45/3600 = 0.0125m3/s

2

2071.0785.00125

.0785.0⨯=

=

d q u v m /16.3=在1—2间作能量衡算：

∑++=++

+

=2

2112

2

11

5.22u p

gz h u p gz p f ρρρ

116

16.35.299825

1015.181.92=⨯+-+⨯= p1 = 116×998 = 1.16×105Pa(116kPa)

在1—3间作能量衡算：

∑+∆+∆+∆=f H g u g p z H 22ρg u g p z 2

5.12⨯

+∆+∆=ρ

=

++=⨯+⨯⨯-++=7.125.81481.9/16.35.1281

.999810)11698101(1423

H 35.2m

=

⨯⨯⨯==81.99982.350125.0g H q P v e ρ 4.31×103W (4.31kW)

3-1.试计算边长为a 的立方体形颗粒的球形度和厚度与直径之比为0.2的圆片的形状因数。

.(1) Sp = 6a 2 Vp = a 3

a

a V d p v 24.1/6/6333===ππ

806

.0624.1662

3

=⋅==a a a S d V p v p

s ϕ

(2) 设 L = d h = 0.2d

227.02.042d d d d S p πππ=⋅+⎪⎭⎫

⎝⎛⨯=

3

205.02.04

d d d V p πππ

=⋅=

=

⨯⋅==3

2

05.067.06d d d V LS p p

ππψ

3-10 用某牛奶均质机对牛奶进行均质处理，将牛奶中脂肪球的平均滴径从

3.5μm 减至

1μm ，生产能力为0.5m3/h 。试计算均质所需的压力和功率。已知均质机试验常数k=500,m=2，牛奶表面张力为10-2Nm-1。又据牛奶的物性常数，求经均质牛奶升温多少度? d0 = 3.5μm d = 1μm γ=0.01N/m k = 500 m = 2

Pa 710.75115.3105.301.05002

600⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫

⎝⎛=∆-m H d d d k p γ

qv = 0.5/3600 = 1.39×10-4 m3/s

W

102.431039.11075.1347⨯=⨯⨯⨯=⋅∆=-v H q p P

4.51K

3770

10301075.17

=⨯⨯=∆=∆p H c p T ρ

4-2.某谷物的颗粒粒度为4mm ，密度为1400kg/m3，求在常温中的沉降速度。又有该谷物

的淀粉粒，在同样的水中测得其沉降速度为0.1mm/s ，是求其粒度。 (1) 设在Newton 区

()()99881

.9998140010474.174

.130⨯-⨯⨯⨯

=-=-ρ

ρρg

d u p

复验：

500870101998

218.0104Re 3

3>=⨯⨯⨯⨯==--μρ

du p

符合假设, u0 = 0.218 m/s

(2) 设在Stokes 区

2.33

= 0.218m/s