1食品工程专业传动作业解答.docx
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1食品工程专业传动作业解答
第一章P31
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：
（1）依题意，绘出示意图；
（2）取未收缩管段的截面为1—1'截面，收缩至最小处的管段的截面为2—2'面；
（3）取0—0'面为基准面；
（4）
在1—1'面和2—2'面之间列柏努利方程式：
已知：
乙=乙=0,
W=0,刀hf=0,
d1=20mm=0.02md2=10mmm=0.01m,
p1—p2=800Pa,
根据连续性方程:
把以上数据代入柏努利方程得:
>2
求得：
U2=1.40m/s
（5）求流量V:
-1.5810「4m3/s
V=u2—d；二1.400.7851210_324
答：
椰子油的流量为1.58x10_4m/s。
4.试求稀奶油以6m/s的速度流过管道时，因摩擦而引起的压力降。
管道直径①38mnX2.5mm,长100m,为水力光滑的不锈钢管已知稀奶油的密度为1000kg/m3，粘度为12x10-3Pa-s。
解：
已知：
管道内径d=（38-2X2.5）x10"3=0.033m
流速u=6m/s，密度p=1000kg/m3
粘度卩=12x10-3Pa・s
把以上数据代入求雷诺数的公式中得：
由于Re>4000,所以稀奶油的流动类型为湍流。
则：
一哗
Re0'25165000-25
已知管道长度I=100m
把数据代入直管阻力公式得：
答：
因摩擦而引起的压力降为1.53x106Pa
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。
解：
设管长为I，密度为p，粘度为卩，管径减少前管径为di,
由已知得：
d2=1/2d1
由连续性方程
根据题意，液体在圆形直管内作层流流动，即Re1丈2000，则:
Re2=2巴4000
根据液体在圆形直管内作层流流动的阻力公式：
.64lu2
管径减少前阻力损失为：
h"-
Re1d12
由此得：
hf2=16hf-
答：
因流动阻力而产生的能量损失为原来的16倍
10.用泵将开口贮槽内密度为1060kg/mi、粘度为1.1x10-3Pa・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18mi/h。
进蒸发器水平管中心线高于贮槽
液面20m,管路直径①57mnX3mm不包括管路进、出口的能量损
解:
d2=57-3x2=51mm=0.051m
Re=1.20x105>4000，所以管道内流体流型为湍流。
（5）求管内总阻力
根据直管阻力和局部阻力计算公式，则管内总阻力为:
（A）求直管阻力
£0.02
已知：
leI=50m,二0.02mm,0.00039
e，d51
根据Re=1.20x105和&/d=0.00039,在摩擦因数图中查得:
（B）求局部阻力
二0.5
局部阻力系数：
管路进口（突缩）阻力系数:
则管路局部阻力：
总阻力：
（6）求泵的有效能W
把以上数据代入柏努利方程，得：
求得：
W=220.35J/kg
（7）求有效功率Ne
管道内流体的质量流量为：
G=‘V二10600.005二5.3kg/s
有效功率：
Ne二WG=220.355.3=1168W
（8）求泵的轴功率N
轴功率.N二叫二116^二1797W=1.8kW
轴功率：
0.65
答：
泵的轴功率为1.8kW
12.
某罐头厂需用泵将水池中的20C清水泵送到距水池20m远、高4m的设备上去喷淋洗涤原料。
水量要求为20m/h。
估计管件
阀1只，试选择合适的离心泵。
解:
已知：
Z1=0,Z2=4m,p1=p2=0（表压）
由于水池和设备的液面基本维持恒定，则u1=u2^0
将以上数据代入柏努利方程得：
H=4八Hf
（5）确定管路的管径d、流速u
已知.V二20mPh二一^ml.h二0.0056m%s已知：
3600
_[VJo.0056
则：
｛二u_'0.785u
选取水在管内的流速u=2m/s（水：
1—3m/s）
查附录中管道规格，确定选用①68X3的管子，则其内径为:
d=68-（3X2）=62mm=0.062m
因此，水在管内的实际操作流速为:
（6）求管路总阻力
根据直管阻力和局部阻力计算公式，则管内总阻力为:
（A）求直管阻力：
查水在20C时的物性：
密度p=998.2kg/m3,
粘度卩=100.42X10-5Pa・s
由于Re=1.15X105>4000,所以流动状态为湍流。
查表取管的绝对粗糙度；=0.10mm，贝y：
名0.10
管的相对粗糙度：
d="6〒二0・0016
根据Re=1.15X105和&/d=0.00016，在莫迪图中查得:
则直管阻力：
（B）求局部管阻力
局部阻力系数：
出口阻力系数（突扩）：
z=1.0
带滤水网的底阀阻力系数（包括进口阻力系数）：
z=9.0
4个90°弯头：
Z=0.75X4=3
2个标准截止阀：
Z=6.4X2=12.8
1个闸阀：
Z=0.17
局部阻力：
u21.862
、hf局（（19312.80.17）4.5&m）
2g29.81
管路总阻力：
'hf二'hf直'h侷=1.26+4.58=5.84（m）
（7）求管路总压头H
将管路总阻力代入推得的H计算式：
H=4」Hf
（8）选泵
考虑设计弹性，增加10%的保险系数
流量：
V=201.1二22m3/h
压头：
H二9.841.1二10.82m
根据流量V（20m3/h）和压头H（10.82m）可选IS80-50-200
型号的泵。
由泵目录查得该泵的性能为：
流量25m3/h,压头12.5m,轴功率1.31kW,效率65%
答：
选用IS80-50-200型号的泵。
13.拟用一台3B57型离心泵以60m3/h的流量输送常温的清水，已查得在此流量下的允许吸上真空HS=5.6m,已知吸入管内径为
75mm吸入管段的压头损失估计为0.5m。
试求：
（1）若泵的安装高度为5.0m，该泵能否正常工作？
该地区大气压为9.81x104Pa;
（2）若该泵在海拔高度1000m的地区输送40C的清水，允许的
几何安装高度为若干米？
当地大气压为9.02x104Pa。
解：
（1）确定该泵能否正常工作
根据修正方程：
Hs=Hs，Ha_10_H0.24
查表得：
常温（25C）下清水的饱和蒸汽压为3.1684kPa，贝U
因为该地区大气压为9.81x104Pa
因而：
Ha二10.00m
已知：
Hs=5・6m
将已知条件代入修正方程：
Hs=HsHa-10-吃-0.24=5.6（10.00-10）-（0.32-0.2铲5.52m
已知：
V=60m3h辽m3s二0.0167m3s,d=75mm=0.075m
3600
安装高度：
因此该泵不能正常工作。
答：
若泵的安装高度为5.0m，该泵不能正常工作，可能发生气蚀
现象。
（2）求允许的几何安装高度
当地大气压为9.02x104Pa,贝Z
40C时水的饱和蒸汽压为7.3766X103Pa，贝
根据修正公式：
Hs=Hs（Ha-10）-（Hv-0.24）
将上述条件代入修正公式：
计算安装高度：
所以在该条件下，允许装泵的高度为3.06m。
答：
所以在该条件下，允许装泵的高度为3.06m。
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