食品工程工程原理第4章作業(yè)【答案類別】
食品工程原理作業(yè)第四章組長:陳麗君+201430500401組員:陳麗怡+201430500402 龔小瑩+201430500404 朱雪瀅+201430500430 14級食營2班2016年11月16日流程及分工1、 設(shè)計.陳麗君2、 校對.陳麗怡3、 審核.朱雪瀅4、審定.龔小瑩教資材料2第四章 顆粒與流體之間的相對流動2某谷物的顆粒粒徑為4mm。密度為1400/m3。求在常溫水中的沉降速度。又若此谷物的淀粉粒在同樣的水中的沉降速度為0.1mm/s,試求其粒徑。解:(1)、求沉降速度試差法:(層流區(qū)、過渡區(qū)、湍流區(qū))設(shè)為層流區(qū)(Rep<1)(Stokes公式):已知:dp=4mm=0.004m, p=1400kg/m3, =0.001Pa·s, =1000 kg/m3將上述已知條件代入上式:驗證:設(shè)為湍流區(qū)(Rep>500)(Newton公式)將上述已知條件代入上式:驗證:因此,設(shè)為湍流區(qū)(Rep>500)是合理的,顆粒沉降速度為:0.218m/s(2)、求粒徑設(shè)顆粒沉降為層流區(qū)(Rep<1)(Stokes公式): 得到:已知:ut=0.1mm/s,則:驗證:所以,假設(shè)顆粒在層流區(qū)流動。該谷物的顆粒直徑為:2.14×10-5m答:在常溫水中的沉降速度0.218m/s,谷物的顆粒直徑為2.14×10-5m。7. 液體食用油經(jīng)水洗設(shè)備之后,進(jìn)入沉降槽進(jìn)行油水分離。假定從洗滌器出來的混合物中,油以球滴出現(xiàn),滴徑為0.05,物料中油和水的質(zhì)量比為1:4,分離后的水相可認(rèn)為絕不含油。以知料液流量為2t/h,油的相對密度為0.9,油溫和水溫均為38。試求沉降槽的沉降面積(假定沉降符合斯托克斯定律)。解:根據(jù)單位時間沉降的體積、沉降面積和沉降速度的關(guān)系: 則: (1)求V已知:物料中油和水的質(zhì)量比為1:4;料液流量為2t/h;查表水在38時:按清夜體積計算生產(chǎn)能力V:(2)求ut假設(shè)沉降速度為層流區(qū),由斯托克斯定律:已知:dp=0.05mm=5×10-5m,則:(3)驗證:屬于層流區(qū),假設(shè)成立。所以:答:求沉降槽的沉降面積為2.42m2。9.果汁中濾渣為可壓縮的,測得其壓縮指數(shù)為0.6。在壓表為100kPa下由壓濾機(jī)過濾。最初1 h可得清汁2.5 m3,問若其他條件相同,要在最初1 h得到3.5 m3的清汁,要用多大壓力?設(shè)介質(zhì)阻力可忽略不計。解:由恒壓過濾方程:;當(dāng)過濾介質(zhì)阻力忽略不計時,上式簡化為:(Pa) 答:在最初1 h得到3.5 m3的清汁,要用壓力。10. 用某版框過濾機(jī)過濾葡萄糖溶液,加入少量硅藻土作助濾劑。在過濾表壓100kPa下過濾2h,頭1h得濾液量8m3。假設(shè)硅藻土是不可壓縮的,且忽略介質(zhì)阻力不計,試問:在第2小時內(nèi)可得多少濾液?過濾2h后用2m3的清水(黏度與濾液相近),在同樣壓力下對濾餅進(jìn)行橫穿洗滌,求洗滌時間;若濾液量不變,僅將過濾壓差提高1倍,問過濾時間為多少?若過濾時間不變,僅將過濾壓差提高1倍,問濾液量為多少?解:求在第2小時內(nèi)可得多少濾液由恒壓過濾方程:;當(dāng)過濾介質(zhì)阻力忽略不計時,上式簡化為:,已知:可得:,求過濾2h后用2m3的清水,在同樣壓力下對濾餅進(jìn)行橫穿洗滌的洗滌時間由題意:,則:對于板框式過濾機(jī),洗滌素速率為過濾終了速率的1/4):若濾液量不變,僅將過濾壓差提高1倍,求過濾時間。由恒壓過濾方程:當(dāng)濾餅為不可壓縮,s=0,當(dāng)過濾介質(zhì)阻力忽略不計時,則可得為常數(shù)與壓差無關(guān)又:,且則: 即:若過濾時間不變,僅將過濾壓差提高1倍,求濾液量由于壓強(qiáng)提高1倍, 當(dāng):即:答:在第2小時內(nèi)可得3.31m3濾液。過濾2h后用2m3的清水(黏度與濾液相近),在同樣壓力下對濾餅進(jìn)行橫穿洗滌,則洗滌時間為2.83h。若濾液量不變,僅將過濾壓差提高1倍,則過濾時間為1h。若過濾時間不變,僅將過濾壓差提高1倍,則濾液量為15.99m3。13.有一轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī),每分鐘轉(zhuǎn)2周,每小時可得濾液4m3。若濾布阻力忽略不計,問每小時要獲得5m3濾液,轉(zhuǎn)鼓每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)幾周?此時轉(zhuǎn)鼓表面的濾餅厚度為原來的幾倍?假定所用的真空度不變。解:(1)求轉(zhuǎn)鼓每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)幾周濾布阻力忽略不計,轉(zhuǎn)筒式過濾機(jī)生產(chǎn)能力:式中的單位為()即:式中的單位為真空度不變,濾漿相同,則相同同一過濾機(jī),相同,則有:(2)求濾餅厚度為原來的幾倍設(shè)濾餅不可壓縮,為轉(zhuǎn)鼓每轉(zhuǎn)一周得到的濾液體積:其中的單位為則濾餅厚為:(倍)答: 若濾布阻力忽略不計,每小時要獲得5m3濾液,轉(zhuǎn)鼓每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)3.1周。此時轉(zhuǎn)鼓表面的濾餅厚度為原來的0.8倍。14.大豆的密度1200/m3,直徑5,堆積成高為0.3m的固定床層,空隙率為0.4.若20空氣流過床層時,空床速度0.5 m/s,試求其壓力降。又當(dāng)空床速度達(dá)何值時,流化方才開始? 此時的壓力降又為何值? 解:查表得20空氣的物理參數(shù): (1)床層雷諾數(shù): 可用歐根公式得: (2).假設(shè)空床速度達(dá)到臨界流化速度時,流體處于湍流區(qū),則根據(jù)牛頓公式有:校核且大于1000, 假設(shè)成立,且(3).此時的壓力降為:答:若20空氣流過床層時,空床速度0.5 m/s,其壓力降為388.1Pa。又當(dāng)空床速度達(dá)何值時,流化方才開始1.4m/s。此時的壓力降又為2.12kPa。教資材料2