1食品工程专业传动作业解答.docx

1、1食品工程专业传动作业解答第一章P311.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,d 1=20mm=0.02m d2=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)

2、求流量V:-1.58 104m3/sV = u2d；二 1.40 0.785 12 10_3 2 4答：椰子油的流量为 1.58 x 10_ 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38mnX 2.5mm,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12 x 10-3 Pa - s。解：已知：管道内径 d = (38 - 2X 2.5) x 10 3=0.033m流速 u= 6m/s，密度 p = 1000 kg/m 3粘度卩=12x 10-3 Pas把以上数据代入求雷诺数的公式中得：由于Re4000,所以稀奶油的

3、流动类型为湍流。则：一哗Re025 165000-25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 1.53 x 106Pa5.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 = 1/2 d 1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：. 64 l u2管径减少前阻力损失为： h -Re1

4、d1 2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1.1 x 10-3Pas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57mnX 3mm不包括管路进、出口的能量损解:d2=57-3 x 2=51mm=0.051mRe=1.20 x 1054000，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：le I = 50m,二 0.02

5、mm, 0.00039e ， d 51根据Re= 1.20 x 105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二1060 0.005二5.3kg/s有效功率： Ne 二 WG= 220.35 5.3 = 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1.8kW12.某罐头厂需用泵将

6、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 20 m/h。估计管件阀1只，试选择合适的离心泵。解:已知：Z1 = 0, Z 2 = 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H f(5)确定管路的管径 d、流速u已知.V 二 20mP h 二一ml. h 二 0.0056 m% s 已知： 3600_ V Jo.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 68 X 3的管子，则其内径为

7、:d=68-(3 X 2)=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20 C时的物性：密度 p = 998.2kg/m3,粘度卩=100.42 X 10-5 Pa s由于Re= 1.15 X 105 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 = 6二00016根据Re= 1.15 X 105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

8、阀阻力系数 (包括进口阻力系数)：z = 9.04 个 90 弯头：Z =0.75 X 4=32个标准截止阀：Z =6.4 X 2=12.81个闸阀：Z =0.17局部阻力：u2 1.862、hf局 (1 9 3 12.8 0.17) 4.5& m)2 g 2 9.81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 = 4H f(8)选泵考虑设计弹性，增加 10 %的保险系数流量：V = 20 1.1 二 22m3 / h压头：H 二 9.84 1.1 二 10.82m根据流量 V( 20 m3/h )和压头 H

9、( 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25 m3/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60 m3/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 9.81 x 104Pa;(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 9.02 x 104

10、Pa。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 9.81 x 104Pa因而：Ha 二 10.00m已知：Hs=56m将已知条件代入修正方程：Hs = Hs Ha -10 - 吃 - 0.24 = 5.6 (10.00-10)-(0.32- 0.2铲 5.52m已知：V =60 m3 h 辽 m3 s 二 0.0167 m3 s , d=75mm=0.075m3600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9.02 x 104Pa,贝Z40C时水的饱和蒸汽压为 7.3766 X 103Pa，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。