食品工程工程原理第4章作業(yè)【答案類別】

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1、 食品工程原理作業(yè) 第四章 組長(zhǎng)：陳麗君+201430500401 組員：陳麗怡+201430500402 龔小瑩+201430500404 朱雪瀅+201430500430 14級(jí)食營(yíng)2班 2016年11月16日 流程及分工 1、 設(shè)計(jì)....................陳麗君 2、 校對(duì)....................陳麗怡 3、 審核....................朱雪瀅 4、審定....................龔小瑩 教資材料

2、2 第四章 顆粒與流體之間的相對(duì)流動(dòng) 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, ρp=1400kg/m3, μ=0.001Pa·s, ρ=1000 kg/m3 將上述已知條件代入上式： 驗(yàn)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(yàn)證： 因此，

3、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(yàn)證: 所以，假設(shè)顆粒在層流區(qū)流動(dòng)。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(duì)密度為0.9，油溫

4、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(shí)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(shí)： 按清夜體積計(jì)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(yàn)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(cè)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

5、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(jì)。 解：由恒壓過濾方程： ； 當(dāng)過濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)時(shí)，，上式簡(jiǎn)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(jì)，試問：①在第2小時(shí)內(nèi)可得多少濾液？②過濾2h后用2m3的清水（黏度與濾液相近），在同樣壓力下對(duì)濾餅進(jìn)行橫穿洗滌，求洗滌時(shí)間；③若濾液量不變，僅將過濾壓差提

6、高1倍，問過濾時(shí)間為多少？④若過濾時(shí)間不變，僅將過濾壓差提高1倍，問濾液量為多少？ 解：①求在第2小時(shí)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(jì)時(shí)，，上式簡(jiǎn)化為： ， 已知： 可得：， ②求過濾2h后用2m3的清水，在同樣壓力下對(duì)濾餅進(jìn)行橫穿洗滌的洗滌時(shí)間 由題意：，則： 對(duì)于板框式過濾機(jī)，洗滌素速率為過濾終了速率的1/4）： ③若濾液量不變，僅將過濾壓差提高1倍，求過濾時(shí)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(jì)時(shí)， 則可得為常數(shù)與壓差無關(guān) 又：，且則： 即： ④若過濾時(shí)間不

7、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：①在第2小時(shí)內(nèi)可得3.31m3濾液。②過濾2h后用2m3的清水（黏度與濾液相近），在同樣壓力下對(duì)濾餅進(jìn)行橫穿洗滌，則洗滌時(shí)間為2.83h。③若濾液量不變，僅將過濾壓差提高1倍，則過濾時(shí)間為1h。④若過濾時(shí)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(shí)可得濾液4m3。若濾布阻力忽略不計(jì)，問每小時(shí)要獲得5m3濾液，轉(zhuǎn)鼓每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)幾周？此時(shí)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

8、計(jì)，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(jì)，每小時(shí)要獲得5m3濾液，轉(zhuǎn)鼓每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)3.1周。此時(shí)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(shí),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(shí)，流化方才開始？ 此時(shí)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(shí),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(shí)的壓力降為: 答：若20℃空氣流過床層時(shí),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(shí)，流化方才開始1.4m/s。此時(shí)的壓力降又為2.12kPa。 教資材料2