食品综合项目工程综合项目工程原理作业

食品工程原理作业第四章组长：陈丽君+30500401成员：陈丽怡+30500402龚小莹+30500404朱雪滢+3050043014级食营2班11月16日流程及分工1、设计.......................................陈丽君2、校对.......................................陈丽怡3、审核.......................................朱雪滢4、审定.......................................龚小莹pp第四章颗粒与流体之间相对流动2．某谷物颗粒粒径为4mm。密度为1400㎏/m3。求在常温水中沉降速度。又若此谷物淀粉粒在同样水中沉降速度为0.1mm/s,试求其粒径。解：（1）、求沉降速度试差法：（层流区、过渡区、湍流区）设为层流区（Rep1）(Stokes公式)：d2()gupt18已知：dp=4mm=0.004m，Ρ=1400kg/m3，μ=0.001Pa·s，Ρ=1000kg/m3将上述已知条件代入上式：d2()gupt183.49(m/s)验证：Rdput0.0043.491000139601ep0.001设为湍流区（Rep500）（Newton公式）u1.74t将上述已知条件代入上式：u1.74t0.218(m/s)d()gppd()gppp18u()gpt180.11030.001(14001000)9.81duRpt0.0040.2181000872500验证：ep0.001因而，设为湍流区（Rep500）是合理，颗粒沉降速度为：0.218m/s（2）、求粒径设颗粒沉降为层流区（Rep1）(Stokes公式)：d2(upp)g得到：dt18p已知：ut=0.1mm/s，则：d2.14105(m)p验证:Rdput2.141050.110310000.002141ep0.001因此，假设颗粒在层流区流动。该谷物颗粒直径为：2.14×10-5m答：在常温水中沉降速度0.218m/s，谷物颗粒直径为2.14×10-5m。7.液体食用油经水洗设备之后，进入沉降槽进行油水分离。假定从洗涤器出来混合物中，油以球滴浮现，滴径为0.05㎜，物料中油和水质量比为1：4，分离后水相可以为绝不含油。以知料液流量为2t/h，油相对密度为0.9，油温和水温均为38℃。试求沉降槽沉降面积（假定沉降符合斯托克斯定律）。解：依照单位时间沉降体积、沉降面积和沉降速度关系：VAut(1)求V则：AVut已知：物料中油和水质量比为1：4；料液流量为2t/h；18u()gtpd查表水在38℃时：993kg/m3,6.828104.Pas按清夜体积计算生产能力V：2103/36004V4.48104m3/s9935(2)求ut假设沉降速度为层流区，由斯托克斯定律：dup2(p)gt已知：d=0.05mm=5×10-5m，p18900kg/m3p，则：dup2(p)g(5105)2(900993)1.855104m/st18186.838104(3)验证：Rept0.05103(1.86104)9930.013616.828104属于层流区，假设成立。因此：AVut4.481042.42m21.855104答：求沉降槽沉降面积为2.42m2。9.果汁中滤渣为可压缩，测得其压缩指数为0.6。在压表为100kPa下由压滤机过滤。最初1h可得清汁2.5m3，问若其她条件相似，要在最初1h得到3.5m3清汁，要用多大压力？设介质阻力可忽视不计。解：由恒压过滤方程：V22VVeKA22k(p)1sA2；Ve0当过滤介质阻力忽视不计时，，上式简化为：u5.4105PaV22k(p)1sA2p105Pa1V2p1sp10.6p0.41111V2p2p2p2V223.52p0.4p10.4V(105)0.42.51001.96196（Pa）1p5.4105Pa答：在最初1h得到3.5m3清汁，要用压力。10.用某版框过滤机过滤葡萄糖溶液，加入少量硅藻土作助滤剂。在过滤表压100kPa下过滤2h，头1h得滤液量8m3。假设硅藻土是不可压缩，且忽视介质阻力不计，试问：①在第2小时内可得多少滤液？②过滤2h后用2m3清水（黏度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤时间；③若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？④若过滤时间不变，仅将过滤压差提高1倍，问滤液量为多少？解：①求在第2小时内可得多少滤液由恒压过滤方程：V22VVeKA2；Ve0当过滤介质阻力忽视不计时，，上式简化为：V2KA2，V8m3,已知：111,22V121,即821可得：V222V222，V211.31m32221由题意：2，则：VVV11.3183.31(m3)②求过滤2h后用2m3清水，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤洗涤时间dVdKA22(VVe)Ve0,V11.31(m3)dVKA2642.83m3/hd2VE2211.31对于板框式过滤机，洗涤素速率为过滤终了速率1/4）：dV1dV2.83dWdW0.71m3/h4Vw22.83(h)wdV0.71dw③若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，求过滤时间。由恒压过滤方程：V22VVeKA22k(p)1sA2当滤饼为不可压缩，s=0,当过滤介质阻力忽视不计时，Ve0K2kp,k则可得为常数与压差无关K1Kp11p222又：V2KA2，且V2V1,则：41222KV2K1211,K2即：221(h)④若过滤时间不变，仅将过滤压差提高1倍，求滤液量由于压强提高1倍，K1p1K2p2V11.31m3,时V12K1当：111.3121,21,222即：22V15.99m3答：①在第2小时内可得3.31m3滤液。②过滤2h后用2m3清水（黏度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，则洗涤时间为2.83h。③若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，则过滤时间为1h。④若过滤时间不变，仅将过滤压差提高1倍，则滤液量为15.99m3。13.有一转筒真空过滤机，每分钟转2周，每小时可得滤液4m3。若滤布阻力忽视不计，问每小时要获得5m3滤液，转鼓每分钟应转几周？此时转鼓表面滤饼厚度为本来几倍？假定所用真空度不变。解：（1）求转鼓每分钟应转几周滤布阻力忽视不计，转筒式过滤机生产能力：QAKn(m3/s)式中n单位为（r/s）V21Kn2KnA22Q465A式中n单位为r/min(m3/h),真空度不变，滤浆相似，则K相似,同一过滤机，相似，则有：Qn1112Q2n2Q25225n2n123.1(r/min)Q148（2）求滤饼厚度为本来几倍VQ,设滤饼不可压缩，V为转鼓每转一周得到滤液体积：60n其中n单位为r/minLvV则滤饼厚为：AQ1L1V1n1Q1n2Q1Q2Q25L2V2Q2Q2n1Q2Q1Q14n2L20.8（倍）L1答：若滤布阻力忽视不计，每小时要获得5m3滤液，转鼓每分钟应转3.1周。此时转鼓表面滤饼厚度为本来0.8倍。14.大豆密度1200㎏/m3,直径5㎜,堆积成高为0.3m固定床层,空隙率为0.4.若20℃空气流过床层时,空床速度0.5m/s,试求其压力降。又当空床速度达何值时，Kn即：0.005(12001.205)9.811200eptmfd流化方才开始？此时压力降又为什么值？解：查表得20℃空气物理参数：1.025kg/m3,1.81105Pas(1)床层雷诺数：du0.0050.51.205(Re)p46.2e6(1)6(10.4)1.811050.17(Re)46.2420可用欧根公式得:12p150Lu1.751Lu232p3p150(10.4)210.41.811050.30.51.750.30.521.2050.430.0052388.1(Pa)0.430.005(2).假设空床速度达到临界流化速度时,流体处在湍流区,则依照牛顿公式有:1.74t1.7412.15(m/s)(Re校核)dputpt0.00512.1512001.811054044500(Re)40442105u且不不大于1000，假设成立,且t8.61mfu1.4(m/s)(3).此时压力降为:dgppuduppL(1)g0.3(10.4)(12001.205)9.812116.8P(a)2.12k(Pa)答：若20℃空气流过床层时,空床速度0.5m/s，其压力降为388.1Pa。又当空床速度达何值时，流化方才开始1.4m/s。此时压力降又为2.12kPa。