食品工程原理-李云飞版本的课后题答案
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Z1 0, Z2 5.5m
p1 1.0133105 Pa
u10, u2Q A40 03.160206 01.26 m/s
4
p p2 2 1 .p 0 11 g 1 3 5 2Z 0 1 3u 0 2 2 2 9 0 .8 5 0 .L 5 f 10 2 1 .0 220 6 10 4 0 .5
42.2 1 P3 a6
泵入口真空度为
a
3
p V 1 .0 1 1 5 3 0 4 .2 3 1 1 4 3 0 5 .9 6 1 2 4 P 0
【1-9】每小时将10m3常温的水用泵从开口贮槽送至开口高位槽。管路直径为 573 mm，全系统直管长度为
100m，其上装有一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以不计的活接头。两槽液面恒定， 其间垂直距离为20m。取管壁粗糙度为0.25mm、水的密度为1000kg/m3、粘度为1×10－3Pa.s。试求泵的效率为 70％时的轴功率。 解：根据公式（1-31d），设两槽液面分别为I－I和II－II
22.6 m
轴功率为
a
P1 H0 g Q 0 2 1 0 .6 2 0 1 0 0 .6 8 10 5 0 39 6 6 .8 0 01 5.8 0k 1W
【1-11】将温度为263K的冷冻盐水（25％CaCl2溶液，密度为1240kg/m3，粘度为7×10 －3Pa.s）从开口贮槽送入冷却设备。已知贮槽盐水液面低于管路出口2m。整个输送
4
H Z2 hf 205.920.93
R edu 0 .01 5 1 1 .3 1 3 0 6 106 0 .9 0 140
26.85 m
轴功率为
0.250.0049
d 51
P 1 H 0 g Q 0 21 .0 8 6 0 5 1 0 0 .7 0 1 3 0 0 6 9 0 .8 0 0 1 .0 0K 4 W
u2 2g
u10, u2 Qd2 3.140.01582136002.45m/s
4
4
p11105Pa,p2 110540103 6104 Pa
Z10, Z2 20m
管道内溶液流动状态为
0.02 50 2.45 2 0.051 2 9.8
6 m
由表1-5可知管道进口和出口的局部阻力系数，
u2 0.51.0 2.452
5.5m的地面上，吸水量为40m3/h。
吸水管尺寸为
mm，包括管
路入口阻力的吸水管路上的总能量损
失为4.5J/kg。试求泵入口处的真空度
。（当地大气压为1.0133×105Pa）
解：根据能量方程，设井水面为I-I界
面，管道出口处为II-II界面。
g1Z p1u 2 1 2g2Z p2u 2 2 2 Lf
解：设管径减至原有的1/2后，流体 流动状态仍然保持层流。由流动阻力方 程可知
Lf
Lu2
d2
1144
Lf
p1 p2
32ul d2
32Ql d4
4
L f ' ( d )4 ( d )4 24 16
Lf
d'
1d
即因流动阻力而产2生的能量损失为原来损
失的16倍。
【1-7】某离心泵安装在高于井内水面
听说不好找！
a
1
【1-1】椰子油流过一内径为20mm的水平 管道，其上装有一收缩管，将管径逐渐收缩 至12mm，如果从未收缩管段和收缩至最小 处之间测得的压力差为800Pa，试求椰子油 的流量。
解：设椰子油密度为940 kg/m3，忽略流 动损失外
g1 Zp 1u212 gZ 2p 2u22 2
因为 z1 z2，上式简化为，
u Z 1 1 p u g 12 ,2 u p 1 g 2 1 H p 2 , Z 2 1 p g 20 Z , 2 u g 2 2 2 h 2 fZ m 0 由表2ug21-5可0.知1，76.431.121.39.628
管道内水的流速为
0.93m
uQ d23.1 401.0 05 4 21 36 01.3 06 m/s
Re
du
Q 2103
uA0.02273.49m/s
4
Re 0.02.2 13 .7 4 2 1 9 3 1 003 4.50 8 140
Q 9 4 70 .3 8 2 1 8 1.4 0 1 00 4 12 60 0 .1m 5 3/s1 8 3 a0由判别式可知为紊流。
2
【1-5】液体在圆形直管内作层流流 动，若流量、管长和液体的物性参数保 持不变，而将管径减至原有的1/2，问 因流动阻力而产生的能量损失为原来的 多少倍。
2g
29.8
R edu 0 .01 .5 1 2 .1 4 1 3 0 5 10 1 6 2 1 040
0.46m
H
Z2
p2
g
p1
g
u22 2g
hf
0.0200.00039
dBaidu Nhomakorabea51
根据莫迪图查得阻力系数 约为0.02，则沿程阻力损失为
20 40103 0 6 0.46 10609.8
根据莫迪图查得阻力系数约为
0.032，则沿程阻力损失为
hf
le u 2 d 2g
0.032 100 1.36 2 0.051 2 9.8
a
4
5.92 m
【1-10】用泵将开口贮槽内密度为1060kg/m3、粘度为1.1×10－3Pa.s的溶液在稳定流动状态下送到蒸发器内，蒸发空
间真空表读数为40kPa。溶液输送量为18m3/h。进蒸发器水平管中心线高于贮槽液面20m，管路直径573mm，不
包括管路进、出口的能量损失，直管和管件当量长度之和为50m。取管壁粗糙度为0.02mm。试求泵的轴功率（泵
的效率为65％）。
解：根据公式（1-31d），设贮槽液面和蒸发器水平管出口分别为I－I和II－II
Z 1p g 12 u 1 g 2H Z 2p g 22 u g 2 2 hf
hf
le d
1 2u22u12 1p1p2
由连续性方程可知
u1
Q
4
d
2 1
u2
Q
4
d
2 2
u 10 .3Q 1 1 4 3 0u 20 .1Q 1 1 3 3 0
【1-2】牛奶以2×10－3m3/s的流量流 过内径等于27mm的不锈钢管，牛奶的 粘度为2.12×10－3Pa.s，密度为 1030kg/m3，试确定管内流动是层流 还是紊流。 解：由雷诺数表达式可知
p1 1.0133105 Pa
u10, u2Q A40 03.160206 01.26 m/s
4
p p2 2 1 .p 0 11 g 1 3 5 2Z 0 1 3u 0 2 2 2 9 0 .8 5 0 .L 5 f 10 2 1 .0 220 6 10 4 0 .5
42.2 1 P3 a6
泵入口真空度为
a
3
p V 1 .0 1 1 5 3 0 4 .2 3 1 1 4 3 0 5 .9 6 1 2 4 P 0
【1-9】每小时将10m3常温的水用泵从开口贮槽送至开口高位槽。管路直径为 573 mm，全系统直管长度为
100m，其上装有一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以不计的活接头。两槽液面恒定， 其间垂直距离为20m。取管壁粗糙度为0.25mm、水的密度为1000kg/m3、粘度为1×10－3Pa.s。试求泵的效率为 70％时的轴功率。 解：根据公式（1-31d），设两槽液面分别为I－I和II－II
22.6 m
轴功率为
a
P1 H0 g Q 0 2 1 0 .6 2 0 1 0 0 .6 8 10 5 0 39 6 6 .8 0 01 5.8 0k 1W
【1-11】将温度为263K的冷冻盐水（25％CaCl2溶液，密度为1240kg/m3，粘度为7×10 －3Pa.s）从开口贮槽送入冷却设备。已知贮槽盐水液面低于管路出口2m。整个输送
4
H Z2 hf 205.920.93
R edu 0 .01 5 1 1 .3 1 3 0 6 106 0 .9 0 140
26.85 m
轴功率为
0.250.0049
d 51
P 1 H 0 g Q 0 21 .0 8 6 0 5 1 0 0 .7 0 1 3 0 0 6 9 0 .8 0 0 1 .0 0K 4 W
u2 2g
u10, u2 Qd2 3.140.01582136002.45m/s
4
4
p11105Pa,p2 110540103 6104 Pa
Z10, Z2 20m
管道内溶液流动状态为
0.02 50 2.45 2 0.051 2 9.8
6 m
由表1-5可知管道进口和出口的局部阻力系数，
u2 0.51.0 2.452
5.5m的地面上，吸水量为40m3/h。
吸水管尺寸为
mm，包括管
路入口阻力的吸水管路上的总能量损
失为4.5J/kg。试求泵入口处的真空度
。（当地大气压为1.0133×105Pa）
解：根据能量方程，设井水面为I-I界
面，管道出口处为II-II界面。
g1Z p1u 2 1 2g2Z p2u 2 2 2 Lf
解：设管径减至原有的1/2后，流体 流动状态仍然保持层流。由流动阻力方 程可知
Lf
Lu2
d2
1144
Lf
p1 p2
32ul d2
32Ql d4
4
L f ' ( d )4 ( d )4 24 16
Lf
d'
1d
即因流动阻力而产2生的能量损失为原来损
失的16倍。
【1-7】某离心泵安装在高于井内水面
听说不好找！
a
1
【1-1】椰子油流过一内径为20mm的水平 管道，其上装有一收缩管，将管径逐渐收缩 至12mm，如果从未收缩管段和收缩至最小 处之间测得的压力差为800Pa，试求椰子油 的流量。
解：设椰子油密度为940 kg/m3，忽略流 动损失外
g1 Zp 1u212 gZ 2p 2u22 2
因为 z1 z2，上式简化为，
u Z 1 1 p u g 12 ,2 u p 1 g 2 1 H p 2 , Z 2 1 p g 20 Z , 2 u g 2 2 2 h 2 fZ m 0 由表2ug21-5可0.知1，76.431.121.39.628
管道内水的流速为
0.93m
uQ d23.1 401.0 05 4 21 36 01.3 06 m/s
Re
du
Q 2103
uA0.02273.49m/s
4
Re 0.02.2 13 .7 4 2 1 9 3 1 003 4.50 8 140
Q 9 4 70 .3 8 2 1 8 1.4 0 1 00 4 12 60 0 .1m 5 3/s1 8 3 a0由判别式可知为紊流。
2
【1-5】液体在圆形直管内作层流流 动，若流量、管长和液体的物性参数保 持不变，而将管径减至原有的1/2，问 因流动阻力而产生的能量损失为原来的 多少倍。
2g
29.8
R edu 0 .01 .5 1 2 .1 4 1 3 0 5 10 1 6 2 1 040
0.46m
H
Z2
p2
g
p1
g
u22 2g
hf
0.0200.00039
dBaidu Nhomakorabea51
根据莫迪图查得阻力系数 约为0.02，则沿程阻力损失为
20 40103 0 6 0.46 10609.8
根据莫迪图查得阻力系数约为
0.032，则沿程阻力损失为
hf
le u 2 d 2g
0.032 100 1.36 2 0.051 2 9.8
a
4
5.92 m
【1-10】用泵将开口贮槽内密度为1060kg/m3、粘度为1.1×10－3Pa.s的溶液在稳定流动状态下送到蒸发器内，蒸发空
间真空表读数为40kPa。溶液输送量为18m3/h。进蒸发器水平管中心线高于贮槽液面20m，管路直径573mm，不
包括管路进、出口的能量损失，直管和管件当量长度之和为50m。取管壁粗糙度为0.02mm。试求泵的轴功率（泵
的效率为65％）。
解：根据公式（1-31d），设贮槽液面和蒸发器水平管出口分别为I－I和II－II
Z 1p g 12 u 1 g 2H Z 2p g 22 u g 2 2 hf
hf
le d
1 2u22u12 1p1p2
由连续性方程可知
u1
Q
4
d
2 1
u2
Q
4
d
2 2
u 10 .3Q 1 1 4 3 0u 20 .1Q 1 1 3 3 0
【1-2】牛奶以2×10－3m3/s的流量流 过内径等于27mm的不锈钢管，牛奶的 粘度为2.12×10－3Pa.s，密度为 1030kg/m3，试确定管内流动是层流 还是紊流。 解：由雷诺数表达式可知