《01第一章流体流动输送习题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《01第一章流体流动输送习题.pdf（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 第一章 习题详解 工程训练 某食品厂一生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出 10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为 400m。液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为 0.03。流体流经换热器的局部阻力系数为0.32。离心泵在转速n2900r/min时的H-Q特性曲线数据如下：Q/(m3/s)0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 H/m 26 25.5 24.5 23 21 18.5 15.5 12 8.5 现因生产需要，要求流量增加为 0.0055
2、m3/s，其他条件不变，试通过计算，提出几种不同的解决方案，并对其进行比较。（工厂有同型号备用泵）解：取贮水池液面为 1-1 截面，高位槽液面为 2-2 截面，在两截面间列柏努利方程。以 1-1截面所在水平面为基准面 22111e222f22zugpghzugpgh 其中：z10 m，z210 m，u1u20，p1p20(表压)，2f2224240080.030.324185540.0750.075eluhdgQQg 则，管路特性方程为 2ef1010418554hhQ 根据离心泵特性曲线数据及管路特性曲线方程绘制，两曲线交点即为离心泵的工作点。2 0.0000.0010.0020.0030.
3、0040.0050.0060.0070.0080.00902468101214161820222426283032343638he-QH-QHQ 则其流量为：0.0047m3/s；扬程为：19.1m 现需流量增加到0.055 m3/s 方案1：改变泵的转速 2,QnHnQnHn 则 0.00550.004729003393 r/minnn 此时扬程为：26.2 m。方案2：根据生产任务要求，购置新泵。方案3：两台泵串联 0.0000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090510152025303540455055串(H-Q)H-Qhe-QHQ
4、则其流量为：0.0065m3/s；扬程为：27.5m。方案4：两台泵并联 0.0000.0020.0040.0060.0080.0100.0120.0140.0160.01802468101214161820222426283032343638he-QH-Q并(H-Q)HQ 则其流量为：0.0056m3/s；扬程为：23.5m。方案比较：改变泵的转速：需要变速装置或能变速的原动机；改变转速时，要保证其转速不能超过泵的额定转速。换泵：直接简便，但需设备投入。串并联：利用工厂的闲置备用泵，不增加投资；串并联均能使流量和扬程增加，但由于本案管路系统阻力较高，相比之下，采用串联操作流量超出生产要求太多
5、，还需关小阀门以调节流量，多消耗能量，不经济。所以，最终采用方案4，两泵并联以满足新的生产任务。习题详解 1-4用一复式U形管压差计测定水流管道A、B两截面间的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间充满水，测压前两U形压差计的水银液面为同一高度。今若测得h11.2 m，h21.3 m，R10.9 m，R20.95 m，问管道中A、B两点间的压差pAB为多少？（先推导关系式，再进行数字运算）。解：221H O13Hg1H O1AppghpgRgh 2222H O22Hg23H O121H O22Hg2 Bppg hRgRpg Rhhg hRgR 则 222222Hg1H O1H O121H O2
6、2Hg2Hg12H O112122Hg12H O1212HgH O ABABpppgRghg Rhhg hRgRg RRg hRhhhRg RRg RRg RR 4 代入数据得：59.810.90.951360010002.29 10 PaABp 1-5密度为920 kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为60 mm3.5 mm，两支管尺寸分别为38 mm3.5 mm与25 mm3.5 mm。已椰子油在总管中的流速为0.8 m/s，且两支管中的流量比为2.2。试分别求椰子油在两支管中的体积流量、质量流量、流速及质量流速。解：22211222211224442.244D ud ud ud
7、ud u 则 2221222120.0530.80.0310.0180.0312.2 0.018uuuu 求解得流速分别为：u11.61 m/s，u22.17 m/s 由此得出其体积流量：233s1111.22 10 m/s4Vd u 243s2225.52 10 m/s4Vd u 质量流量：s1s11.12 kg/smV，s2s20.51 kg/smV 质量流速：2111481 kg/msGu，2221996 kg/msGu 1-6 某输水管路，水温为20，管内径为200 mm，试求：（1）管中流量达到多大时，可使水由层流开始向湍流过渡？（2）若管内改送运动粘度为0.14 cm2/s的液体，
8、并保持层流流动，求管中最大平均流速？解：（1）查得20水的998.2 kg/m3，1.005103 Pas 30.2998.220001.005 10duuRe 时，水由层流开始向湍流过渡 即流量达到2243s0.20.013.14 10 m/s44Vd u时，水由层流开始向湍流过渡。（2）40.220000.14 10duuRe可保持层流 则管中最大流速为 0.14 m/su 1-7一虹吸管放于牛奶贮槽中，其位置如图所示。贮槽和虹吸管的直径分别为D和d，若流动阻力忽略不计，试计算虹吸管的流量。贮槽液面高度视为恒定。解：取贮槽液面为 1-1 截面，虹吸管出口为 2-2 截面，在两截面间列柏努利
9、方程。以 2-2 截面所在水平面为基准面，流动阻力忽略不计。2211122222gzupgzup 其中：z1h，u10，z10，p1p20(表压)得 22ugh 则虹吸管流量为：223s2 m/s44Vd udgh 1-9 敞口高位槽中的葡萄酒（密度为985 kg/m3）经38 mm2.5 mm的不锈钢导管流入蒸馏锅，如图所示。高位槽液面距地面8 m，导管进蒸馏锅处距地面3 m，蒸馏锅内真空度为8 kPa。在本题特定条件下，管路摩擦损失可按wf6.5u2 J/kg（不包括导管出口的局部阻力）计算，u为葡萄酒在管内的流速（m/s）。试计算：（1）导管A-A截面处葡萄酒的流速；（2）导管内葡萄酒的
10、流量。解：在高位槽液面与导管出口内侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面 22111222f22gzupgzupw 其中：z18 m，z23 m，u10，p10(表压)，p28000 Pa(表压)，wf 6.5u2 J/kg 因为管径不变，故导管内各截面处流速相等，u2u。代入上式得 228328000 9856.5gguu 则导管A-A截面处葡萄酒的流速 u2.86 m/s 流量 22333s0.0332.862.45 10 m/s8.8 m/h44Vd u 1-13 拟用泵将葡萄酒由贮槽通过内径为50 mm的光滑铜管送至白兰地蒸馏锅。贮槽液面高出地面3 m，管子进蒸馏锅处高出地面10 m
11、。泵出口管路上装有一闸阀调节流量，管路总长80 m（包括除调节阀以外的所有局部阻力的当量长度）。葡萄酒的密度为985 kg/m3，黏度为1.5 习题1-7 附图 习题1-8 附图 6 mPas。试求：（1）在阀1/2开度和全开两种情况下的管路特性方程；（2）流量为15 m3/h时，两种情况下管路所需的压头及功率。解：（1）在贮槽液面与管出口外侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面 22111e222f22zugpghzugpgh 其中：z13 m，z210 m，u1u20，p1p20(表压)，22eef0.250.31622lllluuhdgdgdu 闸阀1/2开度时le/d225，全开时l
12、e/d9 光滑管利用柏拉修斯（Blasius）式 0.250.316 Re，分别代入 阀门半开时：21.75f0.2530.316802252.180.052 9.810.05985 1.5 10uhuu 阀门全开时：21.75f0.2530.3168091.930.052 9.810.05985 1.5 10uhuu 则管路特性方程：阀门半开时 1.75ef772.18hhu 阀门全开时 1.75ef771.93hhu（2）s2215/36002.12 m/s0.0544Vud 则 阀门半开时管路所需压头为：1.75e72.1815.1 mhu 管路所需功率为：ees9.81 15.1 98
13、5 15 3600608 WNghV 阀门全开时管路所需压头为：1.75e71.9314.2 mhu 管路所需功率为：ees9.81 14.2985 15 3600572 WNghV 1-14 用离心泵将敞口贮槽中的大豆油（密度为940 kg/m3，黏度为40103 Pas），送往一精制设备中，如附图所示。设备内压强保持0.01 MPa（表压），贮槽液面与设备入口之间的垂直距离为10 m，管路为57 mm4 mm的钢管（0.2 mm），管道总长60 m（包括除孔板流量计在外的所有局部阻力的当量长习题1-14 附图 度）。管路上装有孔径d016 mm的孔板流量计。今测得连接孔板的指示剂为水银的U
14、形管压差计的读数R250 mm，孔板阻力可取所测得压差的80%。试求泵消耗的轴功率，泵的效率取为65%。解：在敞口贮槽液面与管道设备入口处截面间列柏努利方程，以贮槽液面所在水平面为基准水平面 22111e222f22gzupwgzupw 其中：z10 m，z210 m，u1u20，p10(表压)，p20.01106 Pa(表压)，2eff,2lluwwd孔板 已知孔板流量计的 0002 gRuC 假设孔流系数C0与Re数无关，由(d0/d1)20.11查图得C00.60，代入上式得u04.88 m/s 由 22000.0490.0164.880.52 m/s44AuA uuu 则30.049
15、0.52 940598.7840 10duRe，显然与假设不符。重设C00.61，则u04.96 m/s，u0.53 m/s，Re610.3为层流，64/Re0.10 由 0f,0.80.824839 J/kgwpRg 孔板 得 2f600.530.12483924856 J/kg0.0492w 代入柏努利方程得 6e9.81 100.01 109402485624965 J/kgw 2s9400.0490.530.94 kg/s4mAu 则泵消耗的轴功率：ees249650.94 0.6536103 W36.1 kWNNw m 1-16 有一测空气的转子流量计，其流量刻度范围为4004000
16、 l/h，转子材料用铝制成（铝2670 kg/m3），今用它测定常压20的二氧化碳，试问能测得的最大流量为若干l/h？解：常压20的二氧化碳的密度为23CO101.3441.83 kg/m8.314293pMRT 8 1f2s2s12f11.293 2670 1.830.841.83 2670 1.293VV 则此条件下，转子流量计能测得的最大流量为Vs20.8440003360 l/h 1-18 某食品厂为节约用水，用离心泵将常压热水池中60的废热水经68 mm3.5 mm的管子输送至凉水塔顶，并经喷头喷出而入凉水池，以达冷却目的，水的输送量为22 m3/h，喷头入口处需维持0.05 MPa
17、（表压），喷头入口的位置较热水池液面高5 m，吸入管和排出管的阻力损失分别为1 mH2O和4 mH2O。试选用一台合适的离心泵，并确定泵的安装高度。（当地大气压为0.099 MPa）解：在热水池液面与喷头入口处截面间列柏努利方程，以贮槽液面所在水平面为基准水平面 22111e222f22zugpghzugpgh 其中：z10 m，z25 m，u1u20，p10(表压)，p20.05106 Pa(表压)，ff1f22145 mH Ohhh 代入上式得 6e250.05 10983.1 9.815 15.18 mH Oh 根据流量22 m3/h和管路所需压头15.18 mH2O，选取离心泵型号为I
18、S65-50-125。所选离心泵在2900 r/min时的性能为Q25 m3/h，H20 mH2O，N1.97 kW，69%，h2.0 mH2O。则离心泵的最大允许安装高度 0v f1g,3()99 19.92101 25.2 m983.1 9.81Hppghh 允许 则泵的实际安装高度应小于5.2 m，为安全计，取为4 m 第二章 习题详解 工程训练操作方式对过滤机生产能力的影响 现有从发酵工序出来的啤酒悬浮液，含有约 0.3%(质量分数)的悬浮物。利用BAS16/450-25型压滤机进行过滤。过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm，共有40个框。原操作方式采用恒压过滤
19、，滤饼体积与滤液体积之比c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量 qe=0.01m3/m2，过滤常数 K=1.96810-5。考虑到生产需要，要求在保证啤酒澄清度等产品质量的基础上，试通过改变操作方式，改善现有设备的生产效率（过滤时间短），提出几种不同的解决方案，并比较选择最优方案。参考答案：习题1-17 附图 恒压过滤：过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm的，共有40个框。滤饼体积与滤液体积之比c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量qe=0.01m3/m2，过滤常数K=1.96810-5 滤框充满时所得滤饼体积为 V1=0.450
20、.450.02540=0.2025m3 滤框充满时所得滤液量为 V=6.75m3 Ve=Aqe=160.01=0.16 m3 由恒压过滤方程 V2+2VeV=KA2 得过滤时间=9472s2.63h 方案一：恒速过滤：过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm的，共有40个框。滤饼体积与滤液体积之比c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量qe=0.01m3/m2，过滤常数K=1.96810-5 解：滤框充满时所得滤饼体积为 V1=0.450.450.02540=0.2025m3 滤框充满时所得滤液量为 V=6.75m3 Ve=Aqe=160.01=0.16
21、m3 由恒速过滤方程 V2+VeV=A2 得过滤时间=9258s2.57h 方案二：先恒速后恒压过滤：过滤面积为16m2，滤框长与宽均为450mm，厚度为25mm 的，共有 40 个框。滤饼体积与滤液体积之比 c=0.03 m3/m3，滤饼不可压缩，过滤介质当量滤液量qe=0.01m3/m2，过滤常数K=1.96810-5，先恒速操作10min，压差增大，并在此压差下继续恒压操作。解：滤框充满时所得滤饼体积为 10 V1=0.450.450.02540=0.2025m3 滤框充满时所得滤液量为 V=6.75m3 Ve=Aqe=160.01=0.16 m3 1=600s V1=1.9210-36
22、00=1.152 m3 恒压过滤是在已获得滤液量V1的条件下，（V2-V12）+2Ve（V-V1）=KA2（-1）则1+600=9136s=2.54h 综上所述，采用恒压过滤，在过滤初期，过滤速度太快，颗粒容易穿透滤布、滤液浑浊或滤布堵塞，而过滤末期，过滤速度又会太小。方案一采用恒速过滤，过滤末期的压力势必很高，导致设备泄露或动力负荷过大。方案二是工业上常用的操作方式，先以较低的速度进行恒速过滤，以免压力过早升高形成流到堵塞，当压力升高到定值后再采用恒压过滤，过滤时间最短，生产效率高，所以综合考虑选取方案二。第二章习题详解 1、用 BMS20/830-20 板框压滤机恒压过滤某悬浮液。已知在操
23、作条件下过滤常数K=210-5m2/s，过滤10min后，得滤液0.1 m3/m2。求再过滤5min，又可得多少滤液(m3/m2)。解：根据恒压过滤方程式：+2qqe=K 得：+2 0.1qe=210-5600 qe=0.01 m3/m2 所以恒压过滤方程为 +0.02q=210-5 将=(600+300)s=900s代入恒压过滤方程，解得 q=0.1245 m3/m2 所以再过滤5min后，又可得滤液 q=(0.1245-0.1)m3/m2=0.0245 m3/m2 2、用过滤机过滤某种悬浮液，过滤机过滤面积为10 m3，过滤介质阻力可以忽略。为了防止开始阶段滤布被颗粒堵塞，采用先恒速后恒压
24、的操作方法。恒速过滤进行10min，得滤液3m3。然后保持当时的压差再过滤30min，求整个过滤阶段所得滤液量。解：恒速阶段过滤速率为 =0.3 m3 min-1 恒压过滤阶段的最初速率为 =（Ve=0）恒压过滤的最初速率等于恒速阶段的过滤速率，即 =0.3 =1.8 恒压过滤是在已获得滤液量V1的条件下，即（V2-V12）+2Ve（V-V1）=KA2（-1）V=7.94m3 3、用某压滤机过滤果汁，在恒压过滤1h后，可得3m3清汁，停止过滤后用1m3清水（其粘度与滤液相同）于同样压力下对滤饼进行洗涤。求洗涤时间，设滤布阻力可以忽略。解：滤布阻力忽略时，恒压过滤方程为 V2=KA2 将V=3m
25、3，=1h代入上式得 KA2=最终过滤速率 e=对板框机，当洗涤粘度与滤液相同且洗涤压力与过滤压力相同时，洗涤速率 we=12 洗涤时间=2.7h 4、用转筒真空过滤机在恒定真空度下过滤某种悬浮液，此过滤机转鼓的过滤面积为5m2，浸没角度为120，转速为1 rmin-1。已知过滤常数K=5.1510-6 m2s-1，滤渣体积与滤液体积之比c=0.56 m3m-3，过滤介质阻力相当于2mm厚滤渣层的阻力，求：(1)过滤机的生产能力 ；(2)所得滤渣层的厚度。解：(1)Ve=2mm厚滤渣层相应的滤液量 =cA1023=56.051023 =0.0179m3 又n=1rmin-1=1/60 rs-1
26、=由恒压过滤方面知 V2+2VVe=KA2/n V2+2VVe=KA2/n V2+2V0.0179=5.1510-652 60 解得 V=0.036 m3 Q=Vn=0.0361=0.036m3 min-1或2.16 m3 h-1 （2）滤饼层厚度=A滤饼体积=AVc=4mmm004.0556.0036.0 5、鲜乳中脂肪球的平均直径约为4m，20时，脂肪球的密度为1010kg/m3，脱脂乳的密度为1030 kg/m3，粘度为2.1210-3Pas，求脂肪球在脱脂乳中的沉降速度。解：假定沉降在层流区进行，则 =8.2310-8m/s 验算 Re0=1.6010-71 表明假定正确。u0值为-8
27、.2310-8m/s即为所求的沉降速度。负号表示脂肪球向上浮。6、用降尘室净化常压空气，空气温度20，流量为2500 m3/h，空气中灰尘的密度为1800kg/m3，要求净化后的空气不含有直径大于10m的尘粒，求：(1)所需沉降面积；(2)若降尘室的宽为3m、长为5m，计算室内需要多少隔板。解：(1)20空气的密度=1.2 kg/m3，粘度=1.8110-5 Pas 设直径为10m的尘粒沉降于斯托克斯定律区，则颗粒的沉降速度为 =5.4210-3m/s Re0=3.610-32 所以以上假设成立。需要沉降面积为 A=m2(2)降尘室底面积 A0=35=15m2 所以需要个隔板数为 N=块 第五
28、章 传热 5-1 某燃烧炉由三层绝热材料构成。内层是耐火砖，厚度mm150、导热系数KmW05.1；中间层为绝热砖，厚度mm290，KmW15.0；最外层为普通砖，厚度为mm190，导热系数mKW81.0。已知炉内壁温度为1016，外壁温度为30。试求：(1)单位面积上的传热速率q；(2)耐火砖与绝热砖界面温度；(3)普通砖与绝热砖界面温度。解:(1)单位面积上的传热速率q；14 AAAbAbAbR311.2)81.019.015.029.005.115.0(1332211 241/426314.2301016mWRAttAQq (2)耐火砖与绝热砖界面温度；12111)(bttqq 3.60
29、06.115.042621tt 7.10003.6010613.6012 tt （3）普通砖与绝热砖界面温度；34333)(bttqq 9.9981.019.042634tt 9.1299.99309.9943 tt 5-2 外径mm100的蒸汽管，管外包第一层绝热材料厚mm50,导热系数KmW7.01,外层绝热材料为厚mm25,导热系数KmW075.02,若蒸汽管外壁温度为170,最外层表面温度为 38。试计算每米管长的热损失和两层绝热材料的界面温度。解：依题意知 mr05.01 mr1.02 mr15.03 mWrrrrttLQ/7.1291.015.0ln075.0105.01.0ln7
30、.01)38170(2ln1ln1)(223212141 5.14905.01.0ln7.0128.67.129170ln1212112rrqtt 5-3 冷库由两层材料构成,外层是红砖，厚度mm250,导热系数KmW8.0；内层绝热材料为软木，厚度mm200，KmW07.0；冷库内壁温度为-5,红砖外表面温度为25。试计算此冷库损失的热流量q 和两层材料的界面温度。解：（1）冷库损失的热流量q 222113147.907.02.08.025.0)5(25mWbbttq （2）两层材料的界面温度 228.025.047.9251112bqtt 5-9 两块相互平行的黑体长方形平板，其尺寸为22
31、1m，板间距为1m。若平板表面温度分别为727和227。试计算两平板间的辐射传热量。解：应用公式)100()100(424111212TTACQ 式中：02112CC；对于黑体，121 669.5012 CC 角系数查图5-22得 1/hl，28.0 KWQ8.29)510(228.0669.54412 652t 5-11 在果汁预热器中，进口热水温度为98，出口温度降至75，而果汁进口温度为5，出口温度升至65。试求两种流体在换热器内呈并流和逆流的平均温度差。解：（1）并流时的平均温度差 2.376575598ln)6575()598(ln)()(22112211tTtTtTtTtm（2）逆
32、流时的平均温度差 3.495756598ln)575()6598(ln)()(12211221tTtTtTtTtm 第 7 章 习题详解 7-1.在某单效蒸发器内，将 NaOH 水溶液从 15%浓缩到 30%，溶液的平均密度为 1230kgm3，分离室内绝对压强为 50kPa，蒸发器加热管内的液层高度为 1.5m，试求：16 因溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高；因液柱静压强引起的沸点升高；溶液的沸点。解：计算因溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高 50kPa 水的沸点为 81.2，所以由图 7-3 查得相应溶液的沸点值为92 8.102.8192 rtf)273(0162.0 5.2304)2732.
33、81(0162.0=0.8819 af=0.881910.8=9.525 计算因液柱静压强引起的沸点升高 2gLppm=25.181.9123010503=59.05kPa 由附录查得 59.05kPa 下，蒸汽的饱和温度为 85。ppmtt 2.8185 =3.8 计算溶液的沸点 8.3525.92.81t 525.94 7-2.在单效真空蒸发器中，需要将 2000 kg/h 的桔汁从 10%浓缩到 50%。进料温度为 80，进料的平均定压比热为 2.80kJ/kgK，出料温度为 60，当地大气压强为 100kPa，加热蒸汽表压为100kPa，蒸发器的总传热系数为 1200 Wm2。若不考虑
34、热损失，试求：每小时蒸发的水分量和成品量；加热蒸汽消耗量；蒸发器的传热面积。解：计算每小时蒸发的水分量和成品量)1(0 xxFW 18)50101(2000=1600kg/h WFL 16002000 =400kg/h 计算加热蒸汽消耗量 200kPa下水的相变热和饱和温度：R=2204.6kJ/kg，Ts=120.2 60下水的相变热：r=2355.1kJ/kg RQWrtcctFD100)(若 0lQ ，0cc，则：RWrttFcD)(0 6.22041.23551600)8060(8.22000=1658kg/h 计算蒸发器的传热面积 mtKQA)(tTKDRs)602.120(1200
35、6.22041658=50.6m2 第 10 章 工程训练：洋葱干燥条件的确定 利用热风干燥生产洋葱脱水蔬菜，干燥第一阶段要求洋葱含水量由1=90.5%干燥到2=45.9%。原干燥条件为，干燥空气干球温度为50、空气流量为140kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10 m2，其他条件如下表所示。现因生产需要，要求在保证产品质量的基础上，利用现有设备将产量提高 35%以上，试通过改变干燥空气温度，干燥空气流量，提出几种不同的解决方案，并比较选择最优方案。下表为不同温度、空气流量、料层厚度对应的临界含水量与恒速干燥速度。温度t（）空气流量L（kg/h）载物量（kg/m2）平衡水分X*（
36、kg/kg）临界含水量XC（kg/kg）恒速干燥速度UCkg/（m2h）60 110 2.0 0.43 7.83 2.35 125 0.43 8.00 2.48 140 0.38 8.05 2.63 155 0.33 8.37 2.90 45 140 0.43 7.63 1.76 50 0.42 7.95 2.05 60 0.38 8.05 2.63 70 0.30 8.10 3.35 注：干燥温度越高，营养成分被破坏的越多，复水性不佳，且热量损耗也就越大。洋葱 50 左右的干燥时干燥速度不是很快，60的干燥温度比较适宜，70时洋葱复水性等品质有不良影响，洋葱营养成分破坏较多，复水性不好。（忽
37、略风量变化引起的风机功率变化）参考答案：洋葱由 1=90.5%干燥到 2=45.9%，干燥空气干球温度为 50、空气流量为140kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2，X*=0.42 kg/kg,临界含水量XC=7.95kg/kg，恒速阶段干燥速度为2.05kg/（m2h）G1=2.010=20kg，GC=G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg kg/kg5.9905.01905.01111X kg/kg85.0459.01459.01222X 20 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=)(C1CCXXAUG=)95.75.9(05.2109.1=0.14
38、h 降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）*ln*)(2CCCC2XXXXAUXXG=42.085.042.095.7ln05.210)42.095.7(9.1 =2h 总时间为=1+2=0.14+2=2.14h 产量=G1/=20/2.14=9.3kg/h 热量消耗：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（50-25）=25（1.01+1.88 H0）Q=LI=14025（1.01+1.88 H0）2.14=7490（1.01+1.88 H0）方案一：洋葱由 1=90.5%干燥到 2=45.9%，干燥空气干球温度为 60、空气流量为140kg/h、载物
39、量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2，X*=0.38 kg/kg,临界含水量XC=8.05kg/kg，恒速阶段干燥速度为2.63kg/（m2h）解：G1=2.010=20kg，GC=G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg kg/kg5.9905.01905.01111X kg/kg85.0459.01459.01222X 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=)(C1CCXXAUG=)05.85.9(63.2109.1=0.1h 降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）*ln*)(2CCCC2XXXXAUXXG=38.085.038.005.8ln63.210)38.0
40、05.8(9.1 =1.55h 总时间为=1+2=0.1+1.55=1.65h 产量=G1/=20/1.65=12.1kg/h 产量提高率=（12.1-9.3）/9.3=30%热量消耗增加率：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（60-25）=35（1.01+1.88 H0）Q=LI=14035（1.01+1.88 H0）1.65=8085（1.01+1.88 H0）热量消耗增加率=%9.7)1.88490(1.017)1.88(1.017490)1.88085(1.018000HHH 方案二：洋葱由 1=90.5%干燥到 2=45.9%，干燥空气干球温
41、度为 60、空气流量为155kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2，X*=0.33 kg/kg,临界含水量XC=8.37kg/kg，恒速阶段干燥速度为2.90kg/（m2h）解：G1=2.010=20kg，GC=G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg kg/kg5.9905.01905.01111X kg/kg85.0459.01459.01222X 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=)(C1CCXXAUG=)37.85.9(90.2109.1=0.07h 降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）*ln*)(2CCCC2XXXXAUXXG=33.085.
42、033.037.8ln90.210)33.037.8(9.1 =1.44h 总时间为=1+2=0.1+1.98=1.51h 产量=G1/=20/1.51=13.2kg/h 产量提高率=（13.2-9.3）/9.3=41.9%热量消耗增加率：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（60-25）=35（1.01+1.88 H0）22 Q=LI=15535（1.01+1.88 H0）1.51=8192（1.01+1.88 H0）热量消耗增加率=%4.9)1.88(1.010974)1.88(1.017490)1.88(1.018192000HHH 方案三：洋葱由
43、 1=90.5%干燥到 2=45.9%，干燥空气干球温度为 70、空气流量为140kg/h、载物量为2.0kg/m2,干燥室面积为10m2，X*=0.3 kg/kg,临界含水量XC=8.1kg/kg，恒速阶段干燥速度为3.35kg/（m2h）解：G1=2.010=20kg，GC=G1（1-1）=20（1-0.905）=1.9kg kg/kg5.9905.01905.01111X kg/kg85.0459.01459.01222X 恒速干燥阶段耗时1，根据式（10-29）1=)(C1CCXXAUG=)1.85.9(35.3109.1=0.08h 降速干燥阶段耗时2，根据式（10-32）*ln*)
44、(2CCCC2XXXXAUXXG=3.085.03.01.8ln35.310)3.01.8(9.1 =1.17h 总时间为=1+2=0.08+1.17=1.25h 产量=G1/=20/1.25=16kg/h 产量提高率=（16-9.3）/9.3=74.5%热量消耗增加率：假设空气的初始状态是温度为25，湿度为H0。I=（1.01+1.88 H0）（70-25）=45（1.01+1.88 H0）Q=LI=14045（1.01+1.88 H0）1.25=7875（1.01+1.88 H0）热量消耗增加率=%1.5)1.88(1.019047)1.88(1.017490)1.88(1.0178750
45、00HHH 综上所述，方案一增加干燥温度，不能达到目的；方案二增加空气温度、流量，干燥产量能达到要求，干燥温度也比较适宜，能量消耗增加率为 9.4%；方案三增加空气温度，虽然能大幅度提高产量，能量消耗增加率为 5.1%，但是对预热功率要求较高，对产品质量影响也较大。故综合考虑选取方案二。本章习题以及参考答案 习题10-5 在并流干燥器中，每小时将1.5吨切丁胡萝卜从含水量0.85 干燥到 0.20（湿基，下同）。新鲜空气的温度为 27，相对湿度为 60%，空气预热温度为93，若干燥器中空气是绝热增湿，离开干燥器的温度为50，试求：（1）每小时除去的水分；（2）每小时空气用量；（3）每天的产品量
46、。解：（1）每小时除去的水分W，根据式（10-21a）W=22111)(G 代入数值可得：W=1.51000（0.85-0.20）/（1-0.20）=1218.8kg/h（2）每小时空气用量L，由于t0=27，0=0.6，查图10-3得H0=0.012kg/kg，则 t1=93，H1=0.012kg/kg，干燥过程中空气是绝热增湿，沿绝热饱和线交t2=50，则H2=0.032kg/kg，根据式（10-21c）12HHWL=1218.8/（0.032-0.012）=60 937.5 kg/h 实际消耗空气用量为L=L（1+H0）=60 937.5（1+0.012）=61 668.75 kg/h
47、（3）每天的产品量G2 G2=（G1-W）24=（1500-1218.8）24=6748.8kg/d 习题10-6.某果蔬加工厂用热风个干燥新鲜蘑菇，生产能力为100kg/h，经干燥器脱水处理，湿基含水量由 0.90 降至 0.30，温度由 25升至 35，干蘑菇比热容为 2.345kJ/（kgK）。新鲜空气由温度 25、为 0.30 经预热器升温至70。加热后的空气通过干燥室温度降至 50。假设空气在干燥过程是绝热增湿。试求：（1）每小时除去的水分；（2）每小时空气用量；（3）汽化1kg水分的热消耗量。解：（1）每小时除去的水分W，根据式（10-21a）W=12121)(G 代入数值可得：W
48、=100（0.90-0.30）/（1-0.90）=600kg/h（2）每小时空气用量L，由于t0=25，0=0.3，查图10-3得H0=0.006kg/kg，则 t1=70，H1=0.006kg/kg，干燥过程中空气是绝热增湿，沿绝热饱和线交t2=50，则H2=0.016kg/kg，根据式（10-21c）24 12HHWL=600/（0.016-0.006）=60 000 kg/h 实际消耗空气用量为L=L（1+H0）=60 000（1+0.006）=60 360 kg/h（3）汽化1kg水分的热消耗量q，根据式（10-25a）q=(G2cMtM2-G2cMtM1)/W+l(I2-I0)+q1
49、-c1tM1 I0=（1.01+1.88H0）t0+r0H0=（1.01+1.880.006）25+24920.006=40.484kJ/kg I2=（1.01+1.88H2）t2+r0H2=（1.01+1.880.016）50+24920.016=91.876kJ/kg 代入数值得：q=(1002.34535-1002.34525)/600+100(91.876-40.484)+0-4.17825 =5 038.66kJ/kg 习题 10-7.用连续式干燥器每小时干燥处理湿物料 9 200kg，湿基含水量由1.5%降至0.2%，温度由25升至34.4，其比热容为1.842kJ/（kgK）。空
50、气温度26，湿球温度23，在加热器中升温到95进入干燥器。离开干燥器的空气温度为65。假设空气在干燥过程是绝热增湿，试求：（1）每小时产品量及水分蒸发量；（2）每小时空气用量；（3）干燥器的热效率。解：（1）产品量G2，根据式（10-21b）G1（1-1）=G2（1-2）即：G2=9 200（1-0.015）/（1-0.002）=9 080 kg 水分蒸发量W，根据（10-21a）W=12121)(G=9 080（0.015-0.002）/（1-0.015）=120kg （2）每小时空气用量L，由于t0=26，tw=23，查图10-3得H0=0.018kg/kg，则 t1=95，H1=0.01