食工原理课后习题答案第1-2章

第一章

1-1 烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混合气体的密度。

解：M m=∑M i y i=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1

ρm=pM m/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m3

1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？

解：成都p R=95-8=87kPa（真空度）

拉萨p R=62-8=54kPa（真空度）

1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。

解：p B=R3ρH2O g+R2ρHg g=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa（表）

p A=p B+R1ρHg g=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa（表）

?p=p A-p B=65766.2-12399.8=53366.4Pa（表）

1-4 如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为ρ0，空气密度为ρ，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角α为30o时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？

2

ρ

解：由静力学方程?p=R(ρ0-ρ)g=R1sinα(ρ0-ρ)g=R1(ρ0-ρ)g/2 (1) 若忽略贮液器内液面高度的变化，则斜管内液位为：R’=R-h

液柱长度：R1’=R1-h/sinα=R1-2h

?p’=R ’(ρ0-ρ)g=R1’(ρ0-ρ)g/2=(R1/2-h)(ρ0-ρ)g

又πD2h/4=πd2R1’/4 即h=R1(d/D)2/[1+2(d/D)2]

所以?p’=R1(ρ0-ρ)g/[2+4(d/D)2] (2)

相对误差为(?p-?p’)/?p≤0.001

代入式（1）和（2）：(?p-?p’)/?p=1-1/[1+2(d/D)2]≤0.001

解得：d/D≤0.02237 即D/d≥44.7

1-5 一虹吸管放于牛奶储槽中，其位置如图所示。储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。储槽液面高度视为恒定。

解： p 1/ρ+u 12/2+gz 1=p 1/ρ+u 22/2+gz 2 p 1=p 2，u 1=0，z 1=h ，z 2=0，u 2=u

2gh =u 2 u 2=(2gh )1/2 q v =0.785d 2u 2=0.785d 2(2gh )1/2

1-6 密度为920kg/m 3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为φ57mm×3.5mm ，两支管尺寸分别为φ38mm×2.5mm 和φ25mm×2.5mm 。已知椰子油在总管中的流速为0.8m/s ，且φ38mm×2.5mm 与φ25mm×2.5mm 两支管中流量比为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： q v =0.785×0.052×0.8=1.57×10-3m 3/s q v 1+q v 2=1.57×10-3m 3/s q v 1/q v 2=2.2 q v 2=1.57×10-3/3.2=4.91×10-4m 3/s q v 1=2.2q v 2=1.079×10-3m 3/s q m 2=ρq v 2=920×4.91×10-4=0.452kg/s q m 1=ρq v 1=920×1.079×10-3=0.993kg/s u 2=q v 2/0.785d 22=4.91×10-4/(0.785×0.022)=1.564m/s u 1=q v 1/0.785d 12=1.079×10-3/(0.785×0.0332)=1.262m/s w 2=ρu 2=920×1.564=1438.6kg/(m 2.s) w 1=ρu 1=920×1.262=1161kg/(m 2.s)

1-7 用一长度为0.35m 的渐缩管将输水管路由内径100mm 缩至30mm 。当管内水流量为0.52m 3/h ，温度为10℃时，问：（1）在该渐缩管段中能否发生流型转变；（2）管内由层流转为过渡流的截面距渐缩管大端距离为多少？

解： u 1=q v1/0.785d 12=0.52/(3600×0.785×0.12)=0.0184m/s Re 1=d 1u 1ρ/μ=0.1×0.0184×1000/0.0013077=1407<2000

u 2=q v1/0.785d 22

=0.52/(3600×0.785×0.032)=0.20d45m/s Re 2=d 2u 2ρ/μ=0.03×0.2045×1000/0.0013077=4691>4000 故可以发生转变 当Re =2000时，ud =2000×0.0013077/1000=0.0026154

ud 2

=q v /0.785=0.52/(3600×0.785)=1.84×10-4 两式相除 d =1.84×10-4/0.0026154=0.07035m

由比例关系 (0.1-0.03)：0.35=(0.1-0.07035)：x x =(0.1-0.07035)×0.35/(0.1-0.03)=0.148m

1-8 直径为1.0m 的稀奶油高位槽底部有一排出孔，其孔径为15mm 。当以2.0m 3/h 的固定流量向高位槽加稀奶油的同时底部排出孔也在向外排出奶油。若小孔的流量系数C d 为0.62（C d 为孔口实际流量与理想流量之比），试求达到出奶油与进奶油流量相等时高位槽的液位及所需的时间。（假设高位槽最初是空的）

解： 设任一时刻槽内液位为h ，则由柏努利方程得：

理论流速 u th =(2gh )1/2 实际流速：u =C 0(2gh )1/2 流量： q v =πd 2u /4=0.785×0.0152×0.62×(2×9.81×h )1/2=4.85×10-4h 1/2 代入 q v =2/3600 m 3/s ， H =[2/(3600×4.85×10-4)]2=1.312m 由物料衡算 q v ,in -q v ,out =d V /d θ=0.785D 2d h /d θ

?

d d 1785.01085.4360022

4h

h ?=?-- 令y =h 1/2，则d h =2y d y ，当h =H 时，y =H 1/2

=1.145m

?

?

+-=?=

145

.10

145

.10

4

4d 6.178-7.077291.2)077.7178.6(178.62

106.178-7.077d 102y y

y y

y

?

?

?=--

-=+-=145

.10

145

.10145

.10

4145

.10

4s 2486])178.6077.7ln(178

.6291.2178.62[

10]6.178-7.077d 291.2d 178

.62

[10y y

y y y

1-9 用压缩空气将密度为1081kg/m 3的蔗糖溶液从密闭容器中送至高位槽，如附图所示。要求每批的压送量为1.2m 3，20分钟压完，管路能量损失为25J/kg ，管内径为30mm ，密闭容器与高位槽两液面差为16m 。求压缩空气的压强为多少Pa （表压）?

解： p 1/ρ+u 12/2+gz 1=p 2/ρ+u 22/2+gz 2+∑h f

u 1=0，z 1=0，p 2=0，z 2=16 m ，∑h f =25J/kg u 2=1.2/(20×60×0.785×0.032)=1.415m/s p 1=(1.4152/2+9.81×16+25)×1081=1.987×104Pa

1-10 敞口高位槽中的葡萄酒（密度为985 kg/m 3）经φ38mm×2.5mm 的不锈钢导管流入蒸馏锅，如图所示。高位槽液面距地面8m ，导管进蒸馏锅处距地面3m ，蒸馏锅内真空度为8kPa 。在本题特定条件下，管路摩擦损失可按∑h f =6.5u 2J/kg （不包括导管出口的局中阻力）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）导管内葡萄酒的流量。

解： p 1/ρ+u 12/2+gz 1=p 2/ρ+u 22/2+gz 2+∑h f

p 1=0，u 1=0，z 1=8 m ，p 2=-8kPa ，z 2=3m ，u 2=u 8×9,81=-8000/985+u 2/2+3×9.81+6.5u 2 m/s 86.27

9858000

81.95=+

?=

u q v =0.785×0.0332×2.86=2.443×10-3m 3/s

1-11 如附图所示，水从离地面18m 处用φ273mm×5mm ，长35m （包括局部阻力损失的当量长度）的管道连接到离地面10m 处，并测得高低两处压强分别为345kPa 和415kPa （表压）。试确定：（1）水的流动方向；（2）若管路摩擦系数取0.026，管路中水的流量为多少？

解：

u 1=u 2 p 1/ρ+gz 1=348×103/1000+18×9.81=524.58J/kg

p 2/ρ+gz 2=415×103

/1000+10×9.81=513.1J/kg

u 12/2+524.58=u 22

/2+513.1+0.026×(35/0.263)×u 2/2

m/s 578.235

026.0263.02)1.51358.524(=???-=u q v =0.785×0.2632×2.578=0.14m 3/s

1-12 如图所示，槽内水位维持不变，槽底部与内径为50mm 的钢管联结，管路中B 处装有一U 型管压差计。当阀门关闭时读数R =350mmHg ，h =1200mm 。（1）阀门部分开启时，测得R =250mm ，h =1250mm ，若AB 段能量损失为10J/kg ，问管内流量为多少m 3/h ？（2）阀门全开时，若AB 段与BC 段的能量损失分别按∑h fAB =1.6u 2J/kg ，∑h fAC =7u 2J/kg 计算（不包括管出口阻力），u 为管内流速。问B 点处（压差计处）的压强为多少？

解：

阀门全关时： p 0=R ρHg g =0.35×13600×9.81=4.67×104Pa （表） H ρH2O g =4.67×104+h ρH2O g =4.67×104+1.2×1000×9.81

=5.847×104Pa H =5.847×104

/(1000×9.81)=5.96m 阀门部分开时：

p A /ρ+u A 2/2+gz A =p B /ρ+u B 2/2+gz B +∑h fAB p A =0，u A =0，z A =H =5.96m ，∑h fAB =10J/kg ， z B =0，u B =u

p B =0.25×13600×9.81+1.25×1000×9.81=4.562×104Pa （表）

5.96×9.81=4.562×104/1000+u 2/2+10

u=2.388m/s q v h=0.785×0.052×2.388×3600=16.87m3/h 阀门全开时：p A/ρ+u A2/2+gz A=p C/ρ+u C2/2+gz C+∑h fAB+∑h fBC

z C=0，p C=0，u C=u

5.96×9.81=u2/2+1.6u2+7u2

u=2.535m/s

p B/ρ+u B2/2+gz B=p C/ρ+u C2/2+gz C+∑h fBC

z B=z C，p C=0，u B=u C

p B=1000×7×2.5352=2.249×104Pa（表）

1-13 如图所示的一冷冻盐水循环系统，盐水循环量为30 m3/h时，盐水流经换热器A的阻力损失为50J/kg，流经换热器B的阻力损失为60J/kg，管路中流动的阻力损失为30J/kg。管路系统采用同直径管子，盐水密度为1100kg/m3（忽略泵进、出口的高差），试计算：（1）若泵的效率为68%，泵的轴功率为多少kW？（2）若泵出口压强为0.26MPa（表压），泵入口压力表读数为多少Pa？

解：

（1）W e=50+60+30=140J/kg q m=30×1100/3600=9.17kg/s P=W e q m/η=140×9.17/0.68=1.89×103W

（2）在泵出入口间列柏努利方程：

p入/ρ+W e=p出/ρ

p入=1100×(0.26×106/1100-140)=1.06×105Pa

1-14 要求以均匀的速度向果汁蒸发浓缩釜中进料。现装设一高位槽，使料液自动流入釜中（如附图所示）。高位槽内的液面保持距槽底1.5m的高度不变，釜内的操作压强为0.01MPa（真空度），釜的进料量须维持在每小时为12m3，则高位槽的液面要高出釜的进料口多少米才能达到要求？已知料液的密度为1050kg/m3，粘度为3.5cP，连接管为φ57mm×3.5mm的钢管，其长度为[(x-1.5)+3]m，管道上的管件有180°回弯管一个，截止阀（按1/2开计）一个及90°弯头一个。

解：p1/ρ+u12/2+gz1=p2/ρ+u22/2+gz2+∑h f

p1=0，u1=0，z1=x，p2=-10kPa，z2=0，u2=u=12/(3600×0.785×0.052)=1.7m/s

Re=duρ/μ=0.05×1.7×1050/0.0035=2.55×104

取ε=0.2 mm，ε/d=0.004，λ=0.027；ζ入=0.5，截止阀ζ=9.5，弯头ζ=0.75，回弯管ζ=1.5

∑h f=[0.027×(x+1.5)/0.05+0.5+0.75+9.5+1.5]×1.72/2=0.78x+18.872

9.81x=-10000/1050+1.72/2+0.78x+18.872 x=1.2m

1-15 如附图所示，拟安装一倒U 型管压差计测量L 管段的阻力损失。管内流体密度ρ=900kg/m 3，粘度μ=1.5×10-3Pa .s ；指示剂为空气ρ0=1.2kg/m 3；管内径d =50mm ，管壁绝对粗糙度ε =0.3mm 。试推导：（1）管路条件（L ，d ，ε）和流速u 一定时，倾角α与两测点静压差?p 的关系以及α与R 读数的关系；（2）当流速为2m/s ，L =1m 时，R 读数的预测值。

解： p 1/ρ+u 12/2+gz 1=p 2/ρ+u 22/2+gz 2+∑h f

u 1=u 2，z 2=z 1+L sin α ∑h f =λ(L /d )u 2/2 ?p /ρ=gL sin α+λ(L /d )u 2/2 对倒U 形压差计 p 1-ρgL sin α-p 2=R (ρ-ρg )g =R (ρ-ρg )g +ρgL sin α 当u =2m/s 时 Re =2×0.05×900/0.0015=6×104

ε/d =0.3/50=0.006 λ=0.023 ?p =950(gL sin α+0.023×(1/0.05)×22/2=950gL sin α+874 由 950gL sin α+874=R (950-1.2)×9.81+950gL sin α R =874/[(950-1.2)×9.81]=0.094m

1-16 水由水箱A 经一导管路流入敞口贮槽B 中，各部分的相对位置如图所示。水箱液面上方压强为0.02MPa （表压），导管为φ108mm×4mm 的钢管，管路中装有一闸阀，转弯处均为90°标准弯头。试计算：（1）闸阀全开时水的流量（设直管阻力可忽略不计）；（2）闸阀1/2开时水的流量（设直管阻力可忽略不计）；（3）若此系统其它条件不变，仅输水管增长200m ，此系统阻力为若干？

解：（1）p 1/ρ+u 12/2+gz 1=p 2/ρ+u 22/2+gz 2+∑h f

p 1=2×104Pa ，u 1=0，z 1=4m ，p 2=0，u 2=0，z 2=1.5m ，

入口ζ=0.5，出口ζ=1，闸阀ζ=0.17，弯头ζ=0.75，∑h f =(0.5+1+0.17+3×0.75)×u 2/2=1.96u 2 20000/1000+4×9.81=1.5×9.81+1.96u 2 u =4.766m/s

q v =0.785×0.12×4.766=0.0374m 3/s

（2）闸阀ζ ’=4.5 ∑h f =(0.5+1+4.5+3×0.75)×u 2/2=4.125u 2 20000/1000+4×9.81=1.5×9.81+4.125u 2 u =3.285m/s q v =0.785×0.12×3.285=0.0258m 3/s （3）∑h f =(p 1-p 2)/ρ+(u 12-u 22)/2+g (z 1-z 2)

=20000/1000+0+9.81×2.5=44.53J/kg

1-17 如附图所示某含有少量可溶物质的空气，在放空前需经一填料吸收塔进行净化。已知鼓风机入口处空气温度为50℃，压强为30mmH 2O （表压），流量为2200m 3/h 。输气管与放空管的内径均为200mm ，管长与管件、阀门的当量长度之和为50m （不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口的垂直距离为20m ，空气通过塔内填料层的压降约为200mmH 2O ，管壁绝对粗糙度ε可取为0.15mm ，大气压为0.1MPa 。求鼓风机的有效功率。

解： 如图界面

p 1/ρm +u 12/2+gz 1+W e =p 2/ρm +u 22/2+gz 2+∑h f

p m =1×105+30×9.81/2≈1×105Pa ρm =p m M /RT =1×105×29/(8314×323)=1.081kg/m 3 p 1=294.3 Pa ，u 1=0，z 1=0，p 2=0，u 2=0，z 2=20m u =2000/(3600×0.785×0.22)=17.69m/s μ=1.96×10-5Pa .s Re =du ρ/μ=0.2×17.69×1.081/(1.96×10-5)=1.95×105 ε/d =0.15/200=7.5×10-4 λ=0.02

∑h f =(0.02×50/0.2+0.5+1)×17.692/2+200×9.81/1.081

=2832J/kg

294.3/1.081+W e =20×9.81+2832

W e =2756J/kg

q m =2200×1.081/3600=0.661kg/s P =W e q m =1820W

2ˊ 1ˊ

1-18 用φ60mm×3.5mm钢管从敞口高位槽中引水至一常压吸收塔内。高位槽液面与水喷头出口高差10m，管路流量最大可达15m3/h。现需将流量增加到25m3/h，试求：（1）管路不变，在管路中增加一台泵，该泵的功率；（2）管路布局不变，换新的管子，管子的直径。以上计算中摩擦系数可视为不变。

解：

（1）原来p1/ρm+u12/2+gz1=p2/ρm+u22/2+gz2+λ(L/d)u2/2 p1=p2，u1=0，z1=10 m，u2=0，z2=0，

u=15/(3600×0.785×0.0532)=1.89m/s 10×9.81=(λL/d)×1.892/2

λL/d=54.95

后来p1/ρm+u12/2+gz1+W e=p2/ρm+u22/2+gz2+λ(L/d)u’2/2

p1=p2，u1=0，z1=10 m，u2=0，z2=0，u’=25/(3600×0.785×0.0532)=3.15m/s W e=-10×9.81+54.95×3.152/2=174.4 /kg q m=25×1000/3600=6.94kg/s

P=6.94×174.4=1211W

（2）p1/ρm+u12/2+gz1=p2/ρm+u22/2+gz2+λ(L/d”) u”2/2

u” =25/(3600×0.785×d2)=8.846×10-3/d”2

10×9.81=54.95×(0.053/d”)×(8.846×10-3/d”2)2 /2d”=0.075m

1-19 距某植物油罐A液面2.5 m深处用一根油管向油箱B放油，连接A、B的油管为φ45mm×2.5mm 不锈钢管，长度20m，油出口距油箱B液面0.5m，如附图所示。该植物油的ρ=930kg/m3，μ=40mPa.s。试求两液面高度稳定不变时，流经管道的流量。

解：p1/ρm+u12/2+gz1+W e=p2/ρm+u22/2+gz2+∑h f

p1=p2，u1=0，z1=2.5m，u2=0，z2=0.5m

2.5×9.81=0.5×9.81+(λ×20/0.04+1+0.5)×u2/2

设为层流，忽略进出口损失。则：λ=64/Re

19.62=(64μ/duρ)×(L/d)×u2/2=32μuL/d2ρ，u=19.62×0.042×930/(32×0.04×20)=1.14 m/s

Re=duρ/μ=19.62×0.04×930/0.04=1060<2000

q v=0.785×0.042×1.14=1.43×10-3m3/s

1-20为调节加热器出口空气的温度，在空气加热器的进出口并联一旁路（附图）。已知鼓风机出口压强为0.02MPa（表），温度为25℃，流量为340m3/h，空气通过换热器的压降为0.01MPa。若旁路管长6m，管路上标准弯头两个，截止阀一个（按1/2开计），试确定当旁路通过最大气量为总气量的15%时，所用管子的规格。

解：旁路的流量q v=340×0.15/3600=0.0142m3/s

弯头ζ=0.75，调节阀ζ=9.5，μ=1.96×10-5 Pa.s，p m=0.02×106+1×105=1.2×105Pa

ρm=1.2×105×29/(8314×323)=1.296kg/s ?p=ρm(λL/d+∑ζ)×(q v/0.785d2)2/2

∑h f =?p/ρm=(λL/d+∑ζ)×u2/2

0.01×106=1.296×(6λ/d+2×0.75+9.5)×0.01422/(2×0.7852×d4)=1.272×10-3λ/d5+2.332×10-3/d5

取ε=0.2mm，

试差得：d=0.0473m，ε/d=0.00423，λ=0.0322，u=8.085m/s，Re=2.53×104

1-21温度为20℃的空气以2000m3/h的流量通过φ194mm×6mm的钢管管路ABC于C处进入一常压设备，如附图所示。现因生产情况变动，C处的设备要求送风量减少为1200m3/h。另需在管道上的B处接出一支管BD，要求从此支管按每小时800m3的流量分气，于D处进入另一常压设备。设管道BC间和BD间各管段局部阻力系数之和分别为7及4，试计算BD分气支管的直径。

解：p B/ρ +u B2/2+gz B

=p C/ρ +u C2/2+gz C+∑h fBC=p D/ρ +u D2/2+gz D+∑h fBD

p C=p D，z C=z D，u C=1200/(3600×0.785×0.1822)=12.82m/s

∑h fBC=7×12.822/2=575.2J/kg u D=800/(3600×0.785×d2)=0.2831/d2

∑h fBD=4×(0.2831/d2)2/2=0.1603/d4

12.822/2+575.2=657.4=(0.2831/d2)2/2+0.1603/d4=0.2004/d4

d=0.132m

1-22?拟用泵将葡萄酒由贮槽通过内径为50mm的光滑铜管送至白兰地蒸馏锅。贮槽液面高出地面3m，管子进蒸馏锅处高出地面10m。泵出口管路上有一调节阀，管路总长80m（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985kg/m3，粘度为1.5mPa.s。试求：（1）在阀1/2开度和全开两种情况下，流动处于阻力平方区时管路特性方程；（2）流量为15m3/h时，两种情况下管路所需的压头及功率。

解：（1）阀全开时ζ=6.4

H L=?p/ρg+?u2/2g+?z+(λL/d+∑z)u2/2g=?p/ρg+?z+8(λL/d+∑z)q v2/π2d4g

=0+(10-3)+(80λ/0.05+6.4)q v 2/(0.7852×0.054×2×9.81)=7+2.1174×107λq v 2+8.47×104q v 2 阀半开 ζ=9.5

H L =7+(80λ/0.05+9.5)q v 2/(0.7852×0.054×2×9.81)=7+2.1174×107λq v 2+1.257×105q v 2 （2）当q v =15/3600=4.167×10-3m 3/s 时， 阀全开 u =4.167×10-3/(0.785×0.052)=2.12m/s Re =2.12×0.05×985/0.0015=6.96×104 λ=0.3164/Re 0.25=0.0195 H L =7+2.1174×107×0.0195×(4.167×10-3)2+8.47×104×(4.167×10-3)2=15.64m P =15.64×4.167×10-3×9.81×985=630W

阀半开 H L =7+2.1174×107

×0.0195×(4.167×10-3)2+1.257×105×(4.167×10-3)2=16.35m P =16.35×4.167×10-3×9.81×985=658W

1-23 压强为0.35MPa （表压），温度为25℃的天然气（以甲烷计）经过长100m （包括局部阻力的当量长度）φ25mm×3mm 的水平钢管后，要求压强保持0.05MPa （表压）。如视为等温流动，天然气的粘度为0.011cP ，钢管的绝对粗糙度取为0.15mm ，大气压强为0.1MPa 。求天然气的质量流量。 解： p m =3×105Pa ρm =3×105×16/(8314×298)=1.937 kg/m 3 p 1-p 2=(0.35-0.05)×106=3×105Pa ln(p 1/p 2)=ln(0.35/0.05)=1.946 p 1-p 2=w 2[ln(p 1/p 2)+λL /2d ]/ρm 3×105=w 2(1.946+100λ/0.038)/1.937 试差得：u =8.565 m/s w =16.6 m/s Re =8.565×0.019×1.937/0.000011=2.87×104 ε/d =0.15/19=0.00079 λ=0.026 q m =16.6×0.785×0.0192=4.7×10-3kg/s

1-24 0℃的冷空气在直径为600 mm 的管内流动，将毕托管插入管的中心位置，以水为指示液，读数为4 mm ，试求冷空气的流量。

解： 管中心流速为最大流速u max u max =[2gR (ρa - ρ)/ρ]0.5

0℃水 ρa =999.9kg/m 3 0℃空气 ρ=1.293kg/m 3，μ=1.72×10-3Pa .s u max =[2×9.81×(999.9-1.293)×0.004/1.293]0.5=7.79m/s Re max =du max ρ/μ=0.6×7.79×1.293/(1.72×10-3)=351365 (湍流) 由Re max 与u/u max 关联图查得：u =0.85u max =0.85×7.79=6.62m/s

q v =πd 2u /4=0.785×0.62×6.62=1.87 m 3/s=6732m 3

/h

1-25 用一转子流量计测定温度为60℃，压强为0.3MPa 的二氧化碳气体的流量。该转子流量计上的刻度是由20℃、0.1MPa 空气标定的，转子材料为铝材。当转子流量计上读数为5m 3/h 时，二氧化碳的实际流量应为多少？若将转子换为同形状、同大小的不锈钢转子，在此读数下二氧化碳的流量又为多少？（铝与不锈钢的密度分别为ρf1=2670kg/m 3，ρf2=7900kg/m 3） 解： 空气：ρ=1.2 kg/m 3 CO 2：ρ =3×105×44/(8314×333)=4.768kg/m 3 铝转子： /h m 5.2)2.12670(768.4)768.42670(2.153'=-?-??=v

q

不锈钢转子： /h m 5.2)

2.17900(768.4)768.47900(2.153'=-?-??=v

q

1-26 用离心泵将敞口贮槽中的大豆油（密度为940kg/m 3，粘度为40cP ）送住一精制设备中，如附图所示。设备内压强保持0.01MPa （表压），贮槽液面与设备入口之间的垂直距离为10m ，管路为φ57mm×4mm 的钢管（ε=0.2mm ），管道总长60m （包括除孔板流量计在外的所有局部阻力的当量长度）。管路上装有孔径d 0=16mm 的孔板流量计。今测得连接孔板的指示剂为水银的U 型管差压计的读数R =250mm ，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：

A 0/A 1=(d 0/d 1)2

=0.107

查

得：C 0=0.6

/s

m 108.9940

)94013600(25.081.92016.0785.06.0)

(2342

i 0

0-?=-????

??=-=ρ

ρρgR A C q v u =9.8×10-4/(0.785×0.0492)=0.52m/s Re =0.52×0.049×940/0.04=598.7 λ=64/Re =0.107 孔板压差 gR (ρi -ρ)=9.81×0.25×(13600-940)=31048Pa 孔板阻力 31048×0.8/940=26.42J/kg ∑h f =0.107×(60/0.049)×0.522/2+26.42=44.14J/kg W e =g ?z +?p /ρ+?u 2/2+∑h f =10×9.81+0.01×106/940+0.522/2+44.14=153J/kg q m =q v ×ρ=9.8×104×940=0.9212kg/s P e = W e ×q m

P =P e /η=0.9212×153/0.65=217W 若已知 C 0， 则

2

1001i 0

0)

(2?

???

?

?=-=d d u u g R C u 主管流速ρρρ

1-27 某油田用φ300mm×15mm 的钢管，将原油送到炼油厂。管路总长160km ，送油量为240000kg/h ，油管允许承受的最大压强为6.0MPa （表）。已知原油粘度为187×10-3Pa .s ，密度890kg/m 3，忽略两地高差和局部阻力损失，试求中途需要多少个泵站？ 解： u =240000/(890×3600×0.785×0.272)=1.31m/s Re =1.31×0.27×890/0.187=1682 为层流 λ=64/Re =0.03805

L =d 2

?p /32μu =0.272×6×106/(32×0.187×1.31)=5.58×104m 160×103/(5.58×104)=2.86 应用3个泵站

1-28 在用水测定离心泵的性能中，当排水量为12m 3/h 时，泵的出口压力表读数为0.38MPa ，泵入口真空读数为200mmHg ，轴功率为2.3kW 。压力表和真空表两测压点的垂直距离为0.4m 。吸入管和压出管的内径分别为68mm 和41mm 。两测点间管路阻力损失可忽略不计。大气压强为0.1MPa 。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解： u 1=12/(3600×0.785×0.0682)=0.918m/s u 2=12/(3600×0.785×0.0412)=2.526m/s

H =[0.38×106/(1000×9.81)+200×105/(760×1000×9.81)]+0.4+(2.5262-0.9182)/(2×9.81)=42.1m P L =42.1×12×1000×9.81/3600=1376.7W η=1376.7/2300=59.8%

1-29 某厂根据生产任务购回一台离心水泵，泵的铭牌上标着：q v =12.5m 3/h 、H =32mH 2O 、n =2900r.p.m 、NSPH =2.0mH 2O 。现流量和扬程均符合要求，且已知吸入管路的全部阻力为1.5m 水柱，当地大气压为0.1MPa 。试计算：（1）输送20℃的水时，离心泵允许的安装高度；（2）若将水温提高到50℃时，离心泵允许的安装高度又为多少？ 解：（1）p 0=1×105 Pa

p v =2340Pa

H g =p 0/ρg -p v /ρg -NSPH -∑H f

= (1×105-2340)/ (1000×9.81)-2-1.5 =6.46m

（2）p v ′=12340 Pa H g ’= (1×105-12340)/ (1000×9.81)-2-1.5

=5.44m

1-30 某食品厂为节约用水，用一离心泵将常压热水池中60℃的废热水经φ68mm×3.5mm 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22m 3

/h ，喷头入口处需维持0.05MPa （表压），喷头入口的位置较热水池液面高5m ，吸入管和排出管的阻力损失分别为1mH 2O 和4mH 2O 。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0.099MPa ）

解： u =22/(3600×0.785×0.0612

)

=2.09m/s

60℃水 ρ=983.2kg/m 3

p v =19.923kPa

H =5+0.05×106/(983.2×9.81)+2.092/(2×9.81)+1+4=15.41m

可用IS65-50-125清水泵，转速2900r.p.m.，流量25m 3/h ，扬程20m ，NSPH =2.5m H g =(0.099×106-19923)/(983.2×9.81)-2.5-1=4.7m

1-31 一管路系统的特性曲线方程为H L =20+0.0065q v 2

可用方程H =30-0.0025q v 2表示（上两式中H L 和H 的单位为m ，q v 送量为30m 3

/h 时，安装一台泵能否满足要求？（2最大流量为多少？ 解：（1）H =30-0.0025×302=27.75 m H L =20+0.0065×302=25.85 m

（2）两泵并联后的特性曲线为 H =30-6.25×10-4q v 2 与H L =20+0.0065q v 2 联立得 q v =37m 3/h 两泵串联后的特性曲线为 H =60-5.0×10-3q v 2 与H L =20+0.0065q v 2 联立得 q v =59m 3/h

1-32 某双动往复泵，其活塞直径为180mm ，活塞杆直径为50mm ，曲柄半径为145mm 。活塞每分钟往复55次。实验测得此泵的排水量为42m 3/h 。试求该泵的容积效率η。 解：冲程 s =0.145×2=0.29m q v T =(2×0.785×0.182-0.785×0.052)×0.29×55×60=46.8m 3/h η=42/46.8=89.7%

1-33 温度为15℃的空气直接由大气进入风机，并通过内径为800mm 的管道送至燃烧炉底，要求风量为20000m 3/h （以风机进口状态计），炉底表压为1100mmH 2O 。管长100m （包括局部阻力当量长度），管壁粗糙度0.3mm 。现库存一离心通风机，其铭牌上的流量为21800m 3/h ，全风压为1290mmH 2O ，问此风机是否合用？（大气压为0.1MPa ）。

解： u =20000/(3600×0.785×0.82

)=11.06m/s

ρm =(1×105

+1100×9.81/2)×29/(8314×288)

1 1' 2'

=1.276kg/m 3 Re =11.06×0.8×1.276/(1.79×10-5)=6.31×105 ε/d =0.3/800=3.75×10-4 λ=0.017 H T =1100×9.81+0.017×(100/0.8)×11.062×1.276/2

=1.096×104

Pa H T ′=1.096×104×1.2/1.276=1.03×104Pa =1050.3mmH 2O <1290mmH 2O 可以用

1-34 实验中测定一离心通风机的性能，得以下数据：气体出口处压强为23mmH 2O ，入口处真空度为15mmH 2O ，送风量为3900m 3/h 。吸入管路与排出管路的直径相同。通风机的转速为960rpm ，其所需要轴功率为0.81kW 。试求此通风机的效率。若将此通风机的转速增为1150rpm ，问转速增大后，此通风机的送风量和所需的轴功率各为若干？ 解：（1） H T =(23+15)×9.81=372.8Pa

平均压强近似为大气压 ρ=1×105×29/(8314×293)=1.19kg/m 3

P L = H T q v ρg =372.8×3900×1.19/(3600×1.19)=404W η=404/810=49.9% （2）q v ′=q v n ′/n =3900×1150/960=4672m 3/h P ′=P (n ′/n )3=0.81×(1150/960)3=1.39×103W

1-35 某单级双缸、双动空气压缩机将空气从0.1 MPa （绝对）压缩到0.35MPa （绝对）。活塞直径为300mm ，冲程200mm ，每分钟往复480次。气缸余隙系数为8%；排气系数为容积系数的85%，压缩过程为绝热过程，绝热指数为1.4，总效率0.7。试计算该压缩机的排气量和轴功率？ 解：容积系数 λv =1-ε[(p 2/p 1)1/k -1]=1-0.08×[(0.35/0.1)1/1.4-1]=0.884 排气系数 λp =0.85λv =0.752 排气量 q v =0.785×0.32×0.2×480×60×0.752×2=611.8 m 3/h 理论功率 W 106.25]1)1

.035.0[(4.04.136008.611101.0]1[(1

34

.14

.061

1

2min

1T ?=-????=--=-k

k p p k k V

p P

P =25.6/0.7=36.57 kW

第二章

2-1 燃料气含有3.1%（摩尔分数，下同）H 2、27.2%CO 、5.6%CO 2、0.5%O 2和63.6%N 2，在过量20%的空气（即高于完全燃烧生成CO 2和H 2O 所需的空气量）中燃烧。CO 只有98%完全燃烧。试对100 kmol 燃料气，计算尾气中各组分的摩尔数。 解：首先画出流程图（附图），图上标出了尾气中各组分。以A 代表空气的摩尔数，F 代表尾气的摩尔数。化学反应式如下：

2CO+O 2=2CO 2 （1） 2H 2+O 2=2H 2O （2）

2 5.6% CO 2、0.5% O 2 63.6% N 2

根据反应式，为使H 2完全燃烧需氧： 3.1×0.5=1.55kmol 为使CO 完全燃烧需氧：27.2×0.5×0.98=13.33kmol 因为过量20%，共需氧： 1.2×(1.55+13.33)=17.854kmol 应加入： 18.18-0.5=17.354kmol 由于空气中含有79％（摩尔分数）的N 2，故加入的N 2量是：79×17.354/21=66.283kmol 下面计算尾气中各组分的摩尔数：

所有的H2都变成了H2O，即： 3.1kmol

对于CO有2.0%不反应，因此有：0.02×27.2=0.544kmol

CO2： 5.6+27.2×0.98=32.256kmol

N2：63.6+66.283=129.883kmol

O2：17.354-(1.55+13.33)+0.5=2.974kmol

2-2 在生产KNO3的过程中，1000kg/h的20%KNO3溶液送入蒸发器中，在422K温度下浓缩成50%KNO3浓溶液，然后再进入结晶器中冷却到310K，得含量为96%的KNO3结晶。结晶器中37.5%的KNO3母液送入蒸发器中循环使用。试计算循环的母液量与产品KNO3结晶量。

33

计算可分为两部分，先以1000 kg/h的20%KNO3溶液为基准，对整个生产过程作物料衡算：

1000=W+P1000×0.2=P×0.96

解得：P=208kg/h W=792kg/h

再对结晶器作物料衡算：C=R+208 0.5C=0.375R+0.96×208

解得：C=975kg/h R=767kg/h。

2-3 在一加热器中，用5×105Pa（绝压）的饱和蒸汽加热空气。空气流量为4000kg/h，进口温度为25℃，出口温度为125℃，空气平均比热容c p为1.009kJ/(kg.K)，冷凝液在饱和温度下排出。试求蒸汽消耗量（不计热损失）。

解：首先按题意画出流程简图，如附图所示。

由空气带入加热器的热量q mc c p c t1

由蒸汽带入加热器的热量DH

由空气带出的热量q mc c p c t2

由冷凝水带出的热量Dh

q mc c p c t1+DH=q mc c p c t2+Dh

D(H-h)=q mc c p(t2-t1)

由附录饱和水蒸气表查得：5×105Pa饱和水蒸气的焓为2753kJ/kg，151.7℃水的焓为639.6kJ/kg。

D=4000×1.009(398-298)/(2753-639.6)=191kg/h

2-4 图示为一台燃气轮机装置，其空气消耗量q m,a=100kg/s。压气机入口空气的焓h1=290kJ/kg，出口压缩空气的焓h2=580 kJ/kg；在燃烧室中压缩空气和燃料混合燃烧，燃烧生成的高温燃气的焓h3=1250kJ/kg；高温燃气送入涡轮机中膨胀作功，作功后排出废气的焓h4=780kJ/kg。试求：（1）压气机消耗的功率；（2）燃料的发热量Q f=43960kJ/kg时的燃料消耗量；（3）涡轮机输出的功率；（4）燃气轮机装置的总功率。

解：（1）按稳定流动能量方程式，在压气机中压缩1kg空气所消耗的功为：

w sc=-(h1-h2)=-(290-580)=290kJ/kg

压气机消耗的功率为：P sc=w sc q m a=290×100=29000kW

（2）加热1kg空气所需的加热量为：Q1=h3-h2=1250-580=670kJ/kg

燃料的消耗量为：q m f=Q1q m a/Q f=670×100/43960=1.5kg/s

（3）在涡轮机中1 kg燃气所作的功为：w sT=h3-h4=1250-780=470 kJ/kg

故涡轮机的功率为：P sT=w sT q m a=470×100=47000kW

（4）燃气轮机装置的总功率等于涡轮机发出的功率及压气机消耗功率之差，即：

P s=P sT-P sc=47000-29000=18000kW

2-5 水以9.5kg/s的质量流量稳定地通过一个上游端内径为0.0762m、下游端内径为0.0254m的水平汇合喷嘴（参见附图）。试计算水在大气压中喷出时喷嘴上的合力。

解：此题为稳态流动。当选择控制面时，必须包括喷嘴的外壁面，这样喷嘴所受的合力才能计入总动量衡算中，使问题可以直接求解。因摩擦阻力可以忽略，x轴为水平方向，忽略截面上速度的变化，于是有：q m?u b=F x R+F x p

为求出式（1）中的F x p，利用柏努利方程式可得：?u b2/2+?p/ρ=0

u b1=q m/ρA1=9.5/(1000×0.785×0.7622)=2.09m/s

u b2=q m/ρA2=9.5/(1000×0.785×0.02542)=18.8m/s

q m?u b=9.5×(18.8-2.09)=159 N

故?p=-ρ(u b22-u b12)/2=-1000×(18.82-2.092)/2=-174500Pa

力F x p是截面A1、A2和侧面的压力在x方向上分量的代数和。截面A1的总压力在x方向上的分量为p1A1，方向向右；截面A2的总压力在x方向上的分量为p2A2=p a A2，方向向左；外壁面的总压力在x方向上的分量为p a(A1-A2)，方向向左。因此：

F x p=p1A1-p2A2-p a(A1-A2)=-A1?p=0.785×0.7622×174500=795N

F x R=q m?u b-F x p=159-795=-636N

由此得喷嘴所受的合力为负值，作用在x轴的反方向上，与流动方向相反。

2-6 水稳定流过如图所示的暴露在大气中的等径直角弯管，管内径为0.05m，水的主体流速为20m/s，进口压强为1.5×105Pa（表压）。由于管道很短，摩擦阻力及重力的影响均可忽略。试计算此管所受合力的大小和方向。

解：弯管（包括固体壁面）所受的合力，可分为两步求算：第一步先根据图中侧面为虚线的范围求算流体所受的合力，第二步再根据图中实线范围求算弯管所受的合力。

（1）管中流体所受的力 选择截面1、2及虚线所限定的范围为控制体。由于选择了管内的流体为控制体，故壁外的大气无需考虑。设截面A 1和A 2所受的压强分别为p 1和p 2（绝压），管壁对流体的压力为F x ’和F y ’（设力的作用方向均与坐标轴同向）。由于d p x /d θ=0（稳态），故： A 1p 1+F x ’=?(q m u x )=0-(q m u x )1=-(q m u x ) 或： F x ’=-q m u x -A 1p 1 又由于d p y /d q =0（稳态），故：-A 2p 2+F y ’=?(q m u y )=(q m u y )2-0=q m u y 因A 2=A 1（等径）及p 2=p 1（无摩擦力），故：F y ’=q m u y +A 1p 1

（2）弯管所受的力 选择实线所限定的范围为控制体。此时弯管受两种力的作用，一是流体作用在管壁上的力，即-F x ’和-F y ’；另一是大气压力。控制面上只有A 1和A 2受来自对面大气压力的影响，其余部分因大气压的作用完全对称而相互抵消。设弯管所受的力为F x 和F y ，其方向均与坐标轴同向，于是：

F x =-F x ’-A 1p 0=q m u x +A 1p 1-A 1p 0=q m u x +A 1(p 1-p 0) （3） F y =-F y ’+A 1p 0=-q m u y -A 1p 1+A 1p 0=-q m u y -A 1(p 1-p 0) （4） 上二式中p 1-p 0表示表压。由题设数据得： p 1=p 0=1.5×105Pa u x =u y =u b =20 m/s A 1=0.785×0.052=1.9635×10-3m 2 故： q m =ρAu b =1000×1.9635×10-3×20=39.25kg/s

F x =39.25×20+1.9625×0-3

×1.5×105=1079N F y =-39.25×20-1.9635×10-3×1.5×105=-1079N |F |=(F x 2+F y 2)1/2=(10792+10792)1/2=1526N θ ’=π/4

弯管受力方向如附图（b ）所示。

2-7 不可压缩流体绕一圆柱体作二维流动，流场可用下式表示： 'sin ,'cos 2'2?????

?

??+=???

??-=D r C u D r C u r 其中C 、D 为常数，说明此时是否满足连续性方程。

解： ()'c o s 'c o s 1'c o s 'c o s 1'c o s 22?ρ?ρ?ρ?ρ?ρρD C r rD C r r D r C r r ru r r --=??????-??=????????? ??-??=??

()'c o s 'c o s 1

's i n 's i n 1''s i n ''222'?ρ?ρ?ρ?ρ??ρ?ρ??D C r D C r D r C u +=??????+??=??

??????? ??+??=?? 又因为此流体为不可压缩流体，ρ为常数，故0=???ρ

所以

()()0'

11'=??+??

+

???ρ?ρ?ρu r ru r r r 满足连续性方程

2-8 已知不可压缩流体流动的速度场为：u =5x 2yz i +3xy 2z j -8xyz 2k ，流体的粘度μ=10.7 mPa .s 。求（2，4，-6）点处的法向应力和切向应力。 解：法向应力

()()()()??

???

??-?+??+??-??

???

???=?

??

? ????+??+??-??

? ????+-=z

y xz y z xy x yz x x

yz x z u y

u x

u x u p z y x x xx 22228353252322μμμμτ =2μ(10xyz )-2μ(10xyz +6xyz -16xyz )/3=2×10.7×10-3

×10×2×4×(-6)=-10.27Pa

同理 τyy =2μ(6xyz )=-6.16Pa τzz =2μ(-16xyz )=16.44Pa

切向应力 )35()(22z y z x x u y u y

x xy +=??+??=μμτ=10.7×10-3×[5×4×(-6)+3×16×(-6)]=-4.37Pa

同理 )(y u z u z

y zy yz ??+??==μττ=μ(3xy 2-8xz 2)=-5.14Pa

)(x

u z u z

x zx xz ??+

??==μττ=μ(5x 2y -8yz 2)=-4.62Pa

2-9 判断以下流动是否是不可压缩流动：

（1）u x =2θ+2x +2y u y =θ-y -z u z =θ+x -z

（2）u x =(y 2-x 2)/ρ u y =2xy /ρ u z = -2θ z /ρ ρ=θ 2 （3）u x =θ+3x u y =2θ-2y u z =4y +z -3 证明：若为不可压缩流动，则需满足：

0=??+??+??z

u y u x u z

y x （1）

()()z

z x y

z y x

y x z u y u x u z

y x ?-+?+

?--?+

?++?=??+??+?????)(222=3-2-1=0 满足条件

所以为不可压缩流体流动

（2）022222≠-+-=??+??+???

??x x z u y u

x u z y x 不满足条件，所以此流动不是不可压缩流动

（3）z

u y u

x u z y x ??+??+??=3-2+1=0 不满足条件，所以此流动不是不可压缩流动

2-10 试采用一般化连续性方程描述下述各种运动情况，并结合具体条件将连续性方程简化，指出简化过程的依据。（1）在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态、一维流动；（2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动；（3）在平板壁面上可压缩流体作二维稳态流动；（4）不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动；（5）不可压缩流体作圆心对称的径向稳态流动。 解：（1）采用直角坐标系下的连续性方程

0)(=??+??+??+??+??+??+??z

u y u x u z u y u x u z y x z y x ρρρρ?ρ

因为此流动为可压缩流体的稳态一维流动，故：0=???

ρ，u y =0，u z =0。

即可化简为： 0=??+??x

u x u x x ρρ

（2）采用直角坐标系下的连续性方程，因为此流动为不可压缩流体的稳态二维流动，故： 0=??+??+??+??z

u y u x u z y x ρρρ?ρ，u z =0。

即可化简为： 0=??+??y

u

x u y x

（3）采用直角坐标系下的连续性方程，因为此流动为可压缩流体的稳态二维流动，故：

0=???ρ，u z =0。 即可化简为： 0=??+??y

u x u y

x ρρ

（4）采用柱坐标系下的连续性方程，因为是不可压缩流体，故写为：

0'1'=??+??++??z

u u r r u r u z

r r ??

又因为此流动作轴对称的轴向稳态流动，故与θ ’无关且u r =0。 即可化简为： 0=??z

u z

（5）采用柱坐标系下的连续性方程，因为此流动作圆心对称的径向稳态流动，故与θ ’无关且u r =0。 即可化简为： 0=+??r

u r

u r r

2-11 有下列3种流场的速度矢量表达式，试判断哪种流场指不可压缩流体的流动： （1）u (x ，y ，θ)=(x 2+2θ)i -(2xy -θ)j （2）u (x ，y ，z )=-2x i +(x +z )j +(2x +2y )k （3）u (x ，y ，z )=2xy i +2yz j +2xz k

解：根据连续性方程，若为不可压缩流体的流动，须满足：0=??+??+??z

u y u

x u z y x

（1）()[]02202)2(2

=-=+?--?+?+?=??+??+??x x y

xy x x z u y u

x u z y x ??

满足条件，故此为不可压缩流体的流动

（2）()()()0002222≠++-=?+?+?+?+?-?=??+??+??z

y x y z x x x z u y u x u z y x 不满足条件，故此流动不是不可压缩流体的流动

（3）0222)2()2()2(≠++=??+??+??=??+??+??x z y z

xz y yz x xy z u y u

x u z y x

不满足条件，故此流动不是不可压缩流体的流动

2-12 判断以下不可压缩性流体流动是否能满足连续性方程：

（1）2002222

22])(21[r V y x x y x u x +-+= 200222)

(2r u y x xy u y +-= （2）00222)(2r u y x xyz u x +-= 002222

2)()(r u y x z y x u y +-= 002

2r u y

x y u z += （3）u (x , y )=x 3sin y i +3x 3cos y j （4）u x =ln x u y =xy (1-ln x )

（5）u x =ln(xy )+sin(y θ) u y =cos(x θ)-y /x （θ为时间） u 0，r 0为定性速度与定性长度，均为常数。

解：（1）00322230

02

222

22)

(62])(21[r u y x xy x x r u y x x y x x u x +-=?+-+?=?? r u y x xy x y r u y x xy y u y 03

22230

0222)

(62])(2[++-=?+-?=??

0=??+??y

u x u y

x 满足连续性方程 （2）()

003

22320

02

22

)

(26]2[

r u y x z y yz x x

r u y x

xyz

x

u x +-=?+-?=?? 003

22320

022222)

(26])()([r u y x z y yz x y r u y x z y x y u y ++-=?+-?=??

0)(

02

2=?+?=??z

r u y x y

z

u z

0=??+??+??z

u y u x u z

y x 满足连续性方程 （3）y x x y x x u x sin 3)sin (2

3=??=??

y x y

y x y u y sin 3)cos 3(33-=??=?? 0≠??+??y

u x u y

x 不满足连续性方程 （4）

x x x x u x 1

)(ln =??=?? [])ln 1()ln 1(x x y

x xy y u y -=?-?=?? 0≠??+??y

u x u y

x 不满足连续性方程

（5）[]x x yt xy x u x 1)sin()(ln =?+?=?? x

y x y

xt y u y 1])[cos(-=?-?=??

0=??+??y

u

x u y x 满足连续性方程

2-13 证明柱坐标系中，连续性方程的表达式为：

0'11'=??+??+??+??z

u u r r ru r z

r ρ?ρρ?ρ?

证明：在图1的柱坐标系（r ，θ’，z ）中任意取一微元柱体。根据质量守恒定律，作此微元柱体的质量衡算，沿r ，θ’，z 各方向输入微元柱体的质量流率分别为：

ρu r r d θ ’d z （1a ） ρu θ ’d r d z （1b ） ρu z r d θ ’d r （1c ） 输出的质量流率分别为：

z r r r r u u r r d 'd )d ](d )

([?ρρ+??+ （2a ）

z r u u d d ]'d ')

([''??ρρ????+ （2b ）

r r z z

u u z z d 'd ]d )

([?ρρ??+ （2c ）

略去高阶无穷小，输出与输入的质量流率之差为：

z r z

u r u r u r

u z r r d 'd ]d )

(')()(['?ρ?ρρρ???+??+??+ （3） 在微元柱体中累积的质量速率为： z r r d 'd d ??

ρ

?? （4） 最后可得柱坐标系中的连续性方程为：

()()()0'1'=??+??+??++??z

u u r r u r u z r r ρ?ρρρ?ρ? 或： ()()()0'11'=??+??+??

+

??z r u z

u r ru r r ρρ?ρ?ρ?

食品工程原理 第五章 习题解答

第五章习题解答 1. 什么样的溶液适合进行蒸发？ 答：在蒸发操作中被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶剂的溶液。只要是在蒸发过程中溶质不发生汽化的溶液都可以。 2. 什么叫蒸发？为什么蒸发通常在沸点下进行？ 答：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。在蒸发操作过程中物料通常处于相变状态，故蒸发通常在沸点下进行。 3. 什么叫真空蒸发？有何特点？ 答：真空蒸发又称减压蒸发，是在低于大气压力下进行蒸发操作的蒸发处理方法。将二次蒸汽经过冷凝器后排出，这时蒸发器内的二次蒸汽即可形成负压。操作时为密闭设备，生产效率高，操作条件好。 真空蒸发的特点在于： ①操作压力降低使溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源； ②对相同压强的加热蒸汽而言，溶液的沸点随所处的压强减小而降低，可以提高传热总温度差；但与此同时，溶液的浓度加大，使总传热系数下降； ③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的投资费和操作费提高。 4. 与传热过程相比，蒸发过程有哪些特点？ 答：①传热性质为壁面两侧流体均有相变的恒温传热过程。 ②有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢或产生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的浓度在蒸发过程中逐渐增大、腐蚀性逐渐增强。二次蒸汽易挟带泡沫。 ③在相同的操作压强下，溶液的沸点要比纯溶剂的沸点高，且一般随浓度的增大而升高，从而造成有效传热温差减小。 ④减少加热蒸汽的使用量及再利用二次蒸汽的冷凝热、冷凝水的显热是蒸发操作过程中应考虑的节能问题。 5. 单效蒸发中，蒸发水量、生蒸气用量如何计算？ 答：蒸发器单位时间内从溶液中蒸发出的水分质量，可用热负荷来表示。也可作物料衡算求得。 在蒸发操作中，加热蒸汽冷凝所放出的热量消耗于将溶液加热至沸点、将水分蒸发成蒸汽及向周围散失的热量。蒸汽的消耗量可通过热量衡算来确定。 6. 何谓温度差损失？温度差损失有几种？ 答：溶液的沸点温度t往往高于二次蒸汽的温度T’，将溶液的沸点温度t与二次蒸汽的温度T'之间的差值，称为温度差损失。 蒸发操作时，造成温度差损失的原因有：因蒸汽压下降引起的温度差损失'?、因蒸发器中液柱静压强而引起的温度差损失''?和因管路流体阻力引起的温度差

电视原理习题答案第一章Word版

第一章 视觉特性与三基色原理 要点分析 1.1 波长分别为400nm,550nm ，590nm ，670nm 及700nm 的五种单色光，每种光通量均为100lm ，计算合成光的光通量及辐射功率。 解：合成光的光通量为五种单色光光通量的和，即 Φ=5?100lm=500lm 查表得： V(400)=0.004 V(550)=0.995 V(590)=0.757 V(670)=0.032 V(700)=0.0041 由 ?Φ=Φ780 380)()(λλλd V K e V 可得 Φe (400)=100/（683?0.004）=366(W) Φe (550)=100/（683?0.995）=0.147(W) Φe (590)=100/（683?0.757）=0.193(W) Φe (670)=100/（683?0.032）=4.575(W) Φe (700)=100/（683?0.0041）=35.710(W) 因此：Φe =Φe (400)+ Φe (550)+ Φe (590)+ Φe (670)+ Φe (700) =406.6w 合成光的辐射功率为406.6瓦。 1.2 光通量相同的光源，其辐射功率波谱是否相同？在同一照明环境中亮度感觉与色度感觉是否相 同？在不同的照明环境中又如何？为什么？ 答：由于光通量是按人眼光感觉来度量的辐射功率，它与光谱光视效率V(λ)有关。对各单色光来说，当其辐射功率相同时，λ=555nm 的单色光所产生的光通量最大。在其它波长时，由于光谱光效率V(λ)下降，相同辐射功率所产生的光通量均随之下降，因此，光通量相同的各种单色光源，其辐射功率波谱并不相同。 对复合光来说，如果光源的辐射功率波谱为Φe (λ)，则总的光通量应为各波长成分的光通量之总和，即? Φ=Φ780 380 )()(λλλd V K e V ，因此，光通量相同的各种光源，其辐射功率波谱并不一定相同。 由此可知，光通量相同的光源，由于其辐射功率波谱并不一定相同，因此在同一照明环境中亮度感觉虽然相同的，但色度感觉并不一定相同。在不同的照明环境中，由于眼睛的适应性，亮度感觉与色度感觉均不一定相同。 1.5 描述彩色光的三个基本参量是什么？各是什么含义？ 答：描述彩色光采用的三个基本参量为：亮度、色调和饱和度。这三个量在视觉中组成一个统一的总效果，并严格地描述了彩色光。亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。色调反映了颜色的类别。饱和度是指彩色光所呈现彩色的深浅程度。色调与饱和度又合称为色度，它既说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。

电视原理习题答案第三章

第三章 模拟彩色电视制式 要点分析 3.1 设NTSC 制电视系统摄取的彩色光为][2][1e e G R F +=，求编码后所得信号Y 、I 、Q 和C 的数值，并画出色度信号的矢量图。 解：由于][2][1e e G R F += 可得 R=1 G=2 B=0 ， 根据Y 、I 、Q 和R 、G 、 B 的转换关系 ??? ? ??????-=????????????????????---=??????????046.0835.0473.1021322.0275.0596.0312.0523.0211.0114.0587 .0299.0I Q Y 再根据I 、Q 和u 、v 的转换关系得 220.836c Q I = += 0arctan 33 3.1518033209.85I Q θ??=+=-++= ??? 可画出矢量图如图 U V 0.836 209.85° 或 根据亮度方程 Y=0.299e R +0.587e G +0.114e B 得 Y=1.473 R-Y=-0.473 B-Y=-1.473 U=k 1（B-Y ）= -0.726 V=k 2（R-Y ）= -0.415 220.836c U V =+= arctan 209.85V U θ== 再根据I 、Q 和u 、v 的转换关系得 ?? ? ???-=????????????-=??????046.0835.033cos 33sin 33sin 33cos 0000V U I Q 求得Q 、I 值。

矢量图同上。 3.4 设NTSC 制中采用100-0-100-25彩条信号，计算出复合信号数值。若规定其振幅最大摆动范围在-0.20~+1.20界限内，问应如何进行压缩？计算出压缩系数。 解：按亮度公式Y=0.299R +0.587G +0.114B 计算出 100-0-100-25彩条信号各条的Y 值，并由此得到R-Y 、B-Y 、C 、Y+C 、Y-C 数值如下表 R G B Y R-Y B-Y C Y+C Y-C 白 黄 青 绿 品 红 蓝 黑 1.0 1.0 0.25 0.25 1.0 1.0 0.25 0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.25 0.25 0.25 0 1.0 0.25 1.0 0.25 1.0 0.25 1.0 0 1.0 0.91 0.78 0.69 0.56 0.47 0.34 0 0 0.09 -0.53 -0.44 0.44 0.53 -0.09 0 0 -0.66 0.22 -0.44 0.44 -0.22 0.66 0 0 0.666 0.574 0.622 0.622 0.574 0.666 0 1.0 1.576 1.354 1.312 1.182 1.044 1.006 0 1.0 0.244 0.206 0.068 -0.062 -0.104 -0.326 0 要使振幅最大摆动范围在-0.20~+1.20之间，可对两个色差信号B-Y 、R-Y 进行压缩，即分 别乘以压缩系数k 1和k 2。取黄青两条，组成联立方程： 黄黄黄Y 1.20)()(2 22221-=-+-Y R k Y B k 青青青Y 1.20)()(222221-=-+-Y R k Y B k 解之得： k 1=0.427 k 2=0.772 3.5 彩色电视色度信号为什么要压缩？如果编码时各彩条被压缩的比例不同接收时显示彩条图像是否有彩色失真？ 答：由于电视的复合信号是由亮度信号和色度信号叠加而成，如果不把色度信号压缩，则彩条复合信号幅度的最大值将超过白电平的78%，而最小值将比黑电平低78%。用这样的视频信号对图像载波调幅时将引起严重的过调制，为使已调信号不超过规定的界限和改善兼容性，必须对色度信号进行压缩。 如果编码时对各彩条采用不同的压缩的比例，虽然可以使已调信号不超过规定的界限，但接收端很难识别各彩条不同的压缩比，会造成彩条饱和度的失真。 3.6 试分析说明用于NTSC 制的亮色分离电路的工作原理。 答： NTSC 制的亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，可以用简单的电路实现亮色分离。下图是用一根延迟时间为T H 的延迟线构成的亮色分离电路。由于亮度信号的主频谱

电路理论基础课后习题答案 陈希有主编 第一章

答案1.1 解：图示电路电流的参考方向是从a 指向b 。当时间t <2s 时电流从a 流向b,与参考方向相同，电流为正值；当t >2s 时电流从b 流向a ，与参考方向相反，电流为负值。所以电流i 的数学表达式为 2A 2s -3A 2s t i t ? 答案1.2 解：当0=t 时 0(0)(59e )V 4V u =-=-<0 其真实极性与参考方向相反，即b 为高电位端，a 为低电位端； 当∞→t 时 ()(59e )V 5V u -∞∞=-=>0 其真实极性与参考方向相同， 即a 为高电位端，b 为低电位端。 答案1.3 解：(a)元件A 电压和电流为关联参考方向。元件A 消耗的功率为 A A A p u i = 则 A A A 10W 5V 2A p u i === 真实方向与参考方向相同。 (b) 元件B 电压和电流为关联参考方向。元件B 消耗的功率为 B B B p u i = 则 B B B 10W 1A 10V p i u -===- 真实方向与参考方向相反。 (c) 元件C 电压和电流为非关联参考方向。元件C 发出的功率为 C C C p u i = 则 C C C 10W 10V 1A p u i -===-

真实方向与参考方向相反。 答案1.4 解：对节点列KCL 方程 节点③: 42A 3A 0i --=，得42A 3A=5A i =+ 节点④: 348A 0i i --+=，得348A 3A i i =-+= 节点①: 231A 0i i -++=，得231A 4A i i =+= 节点⑤: 123A 8A 0i i -++-=，得123A 8A 1A i i =+-=- 若只求2i ，可做闭合面如图(b)所示，对其列KCL 方程，得 28A-3A+1A-2A 0i -+= 解得 28A 3A 1A 2A 4A i =-+-= 答案1.5 解：如下图所示 (1)由KCL 方程得 节点①： 12A 1A 3A i =--=- 节点②： 411A 2A i i =+=- 节点③： 341A 1A i i =+=- 节点④： 231A 0i i =--= 若已知电流减少一个，不能求出全部未知电流。 (2)由KVL 方程得

《食品工程原理》习题答案

《食品工程原理》复习题答案 第一部分 动量传递（流动、输送、非均相物系） 一.名词解释 1.过程速率：是指单位时间内所传递的物质的量或能量。 2.雷诺准数：雷诺将u 、d 、μ、ρ组合成一个复合数群。Re 值的大小可以用来判断流动类型。 3.扬程（压头）：是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。 4.分离因数:同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值。 二.填空题 1.理想流体是指 的流体。（黏度为零） 2.对于任何一种流体，其密度是 和 的函数。（压力，温度） 3.某设备的真空表读数为200mmHg ，则它的绝对压强为 mmHg 。当地大气压强为101.33×103 Pa 。（560mmHg ） 4.在静止的同—种连续流体的内部，各截面上 与 之和为常数。（位能，静压能） 5.转子流量计读取方便，精确，流体阻力 ，不易发生故障；需 安装。（小，垂直） 6.米糠油在管中作流动，若流量不变,管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。（2） 7.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的 倍。（1/2） 8.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。 （1/16） 9.实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能 守恒，因实际流体流动时有 。 （不，摩擦阻力） 10.任何的过程速率均与该过程的推动力成 比，而与其阻力成 比。（正，反） 11.在离心泵吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为 。（逆止阀） 12. 是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。(滤网) 13.离心泵工作时流体流速与压力的变化为: 高压流体泵壳通道 逐渐扩大的的离心力机械旋转所造成的气压流体被甩出后常压流体)()((低速流体、高速流体) 14.泵的稳定工作点应是 特性曲线与 特性曲线式M 的交点。（管路，泵或H-q v ） 15.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 （转速，20℃的水或水） 16.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_________。 （减少；增大） 17.根据操作目的（或离心机功能），离心机分为过滤式、 和 三种类型。 （沉降式、分离式） 18. 常速离心机、高速离心机、超速离心机是根据 的大小划分的。（分离因数） 19.某设备进、出口的表压分别为 -12 kPa 和157 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。 (答：-169kPa ) kPa 16915712-=--=-=?出进P P P 三.选择题 1.在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积( A )关系。 A ．反比 B.正比 C.不成比 2.当流体在园管内流动时，管中心流速最大，层流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( B )。A. u ＝3/2 u max B. u ＝1/2 u max C. u ＝0.8u max 3.湍流的特征有( C )。 A.流体分子作布朗运动中 B.流体质点运动毫无规则，且不断加速 C.流体质点在向前运动中，同时有随机方向的脉动 D.流体分子作直线运动 4.微差压计要求指示液的密度差( C )。

电视原理习题及答案

一、单项选择题 1．色温是（D） A．光源的温度 B．光线的温度 C．表示光源的冷热 D．表示光源的光谱性能2．彩色三要素中包括（B） A．蓝基色 B．亮度 C．品红色 D．照度 3．彩色电视机解码器输出的信号是( B )。 A．彩色全电视信号 B．三个基色信号 C．亮度信号 D．色度信号 4．我国电视机的图像信号采用残留边带方式发射的原因是为了（B）。 A．增加抗干扰能力 B．节省频带宽度 C．提高发射效率 D．衰减图像信号中的高频5．PAL制解码器中，4.43MHz带通滤波器的作用是从彩色全电视信号中取出（B）。A．亮度信号 B．色度和色同步信号 C．复合同步信号 D．色副载波 6．彩色电视的全电视信号与黑白电视的全电视信号相比，增加了（D）。 A．三基色信号 B．三个色差信号 C．两个色差信号 D．色度与色同步信号 7．三基色原理说明，由三基色混合得到的彩色光的亮度等于( D )。 A．红基色的亮度 B．绿基色的亮度 C．蓝基色的亮度 D．三个基色亮度之和 8．普及型彩色电视机中，亮度与色度信号的分离是采用( A)分离方式完成的。 A．频率 B．时间 C．相位 D．幅度 9．我国电视机中，图像中频规定为( D )MHz。 A．6.5 B．31.5 C．33.57 D．38 10、彩色的色饱和度指的是彩色的（C） A．亮度 B．种类 C．深浅 D．以上都不对 11．在电视机中放幅频特性曲线中，需要吸收的两个频率点是( D )。 A．30 MHz/31.5 MHz B．31.5 MHz/38 MHz C．38 MHz/39.5 MHz D．30 MHz/39.5 MHz 12．彩色电视机中，由彩色全电视信号还原出三基色信号的过程称为( B )。 A．编码 B．解码 C．同步检波 D．视频检波 13、逐行倒相正交平衡调幅制指的是( B )。 A．NTSC制 B．PAL制 C．SECAM制 D．以上都不对 14．PAL制编码器输出的信号是( B )。 A．三个基色信号 B．彩色全电视信号 C．三个色差信号 D．亮度信号

食品工程原理课程设计(换热器设计)

食品工程原理 课程设计说明书米糠油冷却用列管式换热器的设计 姓名：马坦 学号：201111010704 班级：食工1107 2013年12月13日

目录 一、设计依据及指导思想----------------------------------------------------------3 二、主要参数说明-------------------------------------------------------------------3 三、设计计算-------------------------------------------------------------------------5 1、确定设计方案------------------------------------------------------------------5 2、确定物性数据------------------------------------------------------------------5 3、计算总传热系数---------------------------------------------------------------6 4、计算传热面积------------------------------------------------------------------7 5、工艺结构尺寸------------------------------------------------------------------7 6、换热器核算---------------------------------------------------------------------9 1）热量核算--------------------------------------------------------------------9 2）换热器内流体的流动阻力-----------------------------------------------11 3）换热器主要结构尺寸和计算结果总表-------------------------------13 7、离心泵的选择------------------------------------------------------------------13 四、设计结果--------------------------------------------------------------------------16 五、参考文献--------------------------------------------------------------------------16

电视原理习题答案第二章

第二章电视传像基本原理 要点分析 2.1 假设某电视系统扫描参数为Z=9行时，取α=0.2，β=1/9，画出隔行扫描光栅形成图。要与行场扫描电流波形图相对应。 解：本题是针对传统的CRT显示器扫描光栅形成而言的，它的电子束在屏幕上的扫描轨迹与其在偏转线圈中通入的扫描电流密切相关。而新型显示器，如液晶显示器、等离子体显示屏等则不在此列。 当Z=9时，在隔行扫描中，每场为4.5行。因为α=0.2 为简单计，设T H=1S T Ht=0.8S T Hr=0.2S T F=9S T V=4.5S 。又因为β=1/9 则T Vr=0.5S T Vt=4S 画出两场行、场扫描波形图如图一所示。 图一行、场扫描波形图 根据上述波形图中的时间关系，可分别画出第一场、第二场、及隔行扫描光栅图，如图 二、三、四所示。应注意以下几点： 1. 行扫描正程轨迹是一条由左上向右下略微倾斜的直线，而行扫描逆程轨迹则是一条由右上向左下略微倾斜的直线。因为α=0.2 因此，在行扫描正程期结束后，电子束垂直向下移动的距离若为4的话，则在行扫描逆程期结束后，电子束垂直向下移动的距离为1。画图时要注意此比例。 2. 第一场正程结束时，行扫描刚好完成4行的扫描，因此其逆程应从屏幕的左下角开始。由于场扫描逆程期是0.5s，行扫描正程有0.8s，，因此在场扫描逆程期只进行完第5行（时间上的行）行扫描正程的5/8，如图一中aa’。画图时要注意第一场逆程结束时电子束位置处在屏幕最上方水平方向上的5/8处。如图二中A’点所示。图中，行逆程轨迹用黑虚线表示，场逆程轨迹用红虚线表示。 3. 第二场正程从第5行（时间上的行）行扫描正程的5/8处开始,如图三中A’点，而第二场正程结束点应是第9行正程的5/8处，图一中b点。画图时要注意第二场正程结束时电子束位置处在屏幕最下方水平方向上的5/8处，如图三中B点。 4. 第二场逆程期间包含了第9行（时间上的行）正程剩余的3/8（0.3s）及其逆程。画图时要注意：由于场逆程时间是0.5s，场逆程轨迹起始点为最下方水平方向上的5/8处，与屏幕右端线交点是其高度的3/5处（从下向上计），如图三中C点，这是场逆程期间对应第9行（时间上的行）正程剩余的3/8（0.3s）；对应第9行的逆程则是从该点至屏幕的左上方，

电路原理课后习题答案

第五版《电路原理》课后作业 第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联？（2）ui乘积表示什么功率？ （3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率？ （a）（b） 题1-1图 解 （1）u、i的参考方向是否关联？ 答：(a) 关联——同一元件上的电压、电流的参考方向一致，称为关联参考方向； (b) 非关联——同一元件上的电压、电流的参考方向相反，称为非关联参考方向。（2）ui乘积表示什么功率？ 答：(a) 吸收功率——关联方向下，乘积p = ui > 0表示吸收功率； (b) 发出功率——非关联方向，调换电流i的参考方向之后，乘积p = ui < 0，表示 元件发出功率。 （3）如果在图(a) 中u>0，i<0，元件实际发出还是吸收功率？ 答：(a) 发出功率——关联方向下，u > 0，i < 0，功率p为负值下，元件实际发出功率； (b) 吸收功率——非关联方向下，调换电流i的参考方向之后，u > 0，i > 0，功率p为正值下，元件实际吸收功率； 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 （a）（b）（c） （d）（e）（f） 题1-4图 解（a）电阻元件，u、i为关联参考方向。 由欧姆定律u = R i = 104 i （b）电阻元件，u、i为非关联参考方向 由欧姆定律u = - R i = -10 i （c）理想电压源与外部电路无关，故u = 10V （d）理想电压源与外部电路无关，故u = -5V

食品工程原理课程设计

华中农业大学HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 题目：食品工程原理课程设计 班级：食工1002班 姓名：张国秀 学号： 2010309200212 日期： 指导老师：

列管式换热器设计任务书 一、设计题目：列管式换热器的设计 二、设计任务及操作条件 1、处理能力：6000㎏/h 2、设备形式：列管式换热器 3、操作条件 ①油：进口温度140℃，出口温度40℃； ②冷却介质：循环水，进口温度30℃，出口温度40℃； ③允许压强降：不超过107 Pa； 4、确定物性数据： 定性温度:可取流体进出口温度的平均值。 壳程油品的定性温度T=（140+40）/2=90℃ 管程循环水的定性温度t=(30+40)/2=35℃ 根据定性温度分别查取壳程和管程流体的有关物性数据：油在90℃时密度ρ0=825㎏/m3 比热容Cp0 =2.22 kJ/(㎏·℃) 黏度μ0=0.000715Pa·s 导热系数λ0=0.140 W/(m·℃) 水在35℃时密度ρi=994㎏/m3 比热容Cp i=4.08 kJ/(㎏·℃) 黏度μi=0.000725Pa·s 导热系数λi=0.626W/(m·℃) 5、每年按330天计算，每天24小时连续运行。

目录 第一节概述及设计方案简介 (5) 1 概述 (5) 1.1 换热器 (5) 1.2换热器的选择 (5) 1.3 流动空间的选择 (7) 1.4 流速的确定 (7) 1.5 材质的选择 (7) 1.6 管程结构 (8) 1.7 壳程结构 (9) 1.8 壳程接管 (10) 2 设计方案 (10) 3 主要符号参考说明 (11) 第二节工艺计算及主体设备设计计算 (12) 2.1 计算传热系数 (12) 2.1.1 计算管程对流传热系数 (12) 2.1.2 计算壳程对流传热系数 (12) 2.1.3 计算总传热系数 (12)

食工原理课后习题答案第3-6章

第三章 3-1 试求粒度为50m 的某谷物的粉粒在20℃和100℃的常压空气中的沉降速度。并分析其计算结果。已知该谷物的密度p =1480kg/m 3。 解：（1）=1.81×10-5Pa .s =1.205kg/m 3 u t =(50×10-6)2×(1480-1.205)×9.81/(18×1.81×10-5)=0.111m/s Re t =0.111×50×10-6×1.205/(1.81×10-5)=0.37<1 （2）=2.19×10-5Pa .s =0.946kg/m 3 u t =(50×10-6)2×(1480-0.946)×9.81/(18×2.19×10-5)=0.092m/s Re t =0.092×50×10-6×0.946/(2.19×10-5)=0.199<1 3-2 密度为1850 kg/m 3的微粒，在20℃的水中按斯托克斯定律沉降，问直径相差一倍的微粒，其沉 降速度相差多少？ 解： u t ’/u t =(d ’/d )2 u t ’=4u t 3-3 已测得密度为1100kg/m 3的某球形豆制品颗粒在15℃水中的沉降速度为2.8mm/s ，求此豆制品颗 粒的直径。 解： m 1043.281.9)10001100(0028.000115.018)(184p t -?=?-??=-=g u d ρρμ Re t =2.43×10-4×0.0028×1000/0.00115=0.59<1 3-4 用落球粘度计测定20℃时密度为1400kg/m 3的糖蜜的粘度。该粘度计由一光滑钢球和玻璃筒组 成，如附图所示。试验测得密度为7900 kg/m 3，直径为0.2mm 的钢球在盛有此糖蜜的玻璃筒中的沉 降速度为10.2mm/s ，问此糖蜜的粘度为多少？ 解： =d 2(p -)g /18u t =(2×10-4)2×(7900-1400)×9.81/(18×10.2×10-3)=0.0139Pa .s Re t =2×10-4×10.2×10-3×1400/0.0139=0.2055<1 3-5 一矩形降尘室，长10m ，宽5m ，其中有20块隔板，隔板间的距离为0.1m ，用以分离含尘气体 中的微粒，微粒的密度是2500kg/m 3，微粒中最小粒径为10m ，气体的粘度为0.0218cP ，密度为 1.1kg/m 3。试求：（1）最小微粒的沉降速度；（2）若需将最小微粒沉降下来，气体的最大流速不能 超过多少m/s ？（3）此降尘室能够处理的气体量为多少m 3/h ？ 解：（1）u tmin =(10×10-6)2×(2500-1.1)×9.81/(18×0.0218×10-3)=6.247×10-3m/s Re t =6.247×10-3×10×10-6×1.1/(0.0218×10-3)=0.00315<1 （2）t t =0.1/u tmin =16s u =10/16=0.6247m/s （3）q v h =u tmin BLn =6.247×10-3×10×5×21×3600=23614m 3/h 3-6 拟用长4m 、宽2m 的降尘室净化3000m 3/h 的常压空气，气温为25℃，空气中含有密度2000kg/m 3的尘粒，欲要求净化后的空气中所含尘粒小于10m ，试确定降尘室内需设多少块隔板？ 解：u t =(10×10-6)2×(2000-1.185)×9.81/(18×1.835×10-5)=5.94×10-3m/s q v 1=5.94×10-3×4×2×3600=128m 3/h 3000/128=23.4 即应有24层，需23层隔板。 3-7 有一旋风分离器分离气流中的颗粒，在正常操作时，其进口气速为20m/s ，由于突然事故，使

电视原理习题答案知识交流

电视原理第一章 1--1 什么是逐行扫描？什么是隔行扫描？与逐行扫描相比，隔行扫描有什么优点？ 答：在锯齿波电流作用下，电子束产生自左向右、自上而下，一行紧挨一行的运动，称为逐行扫描。所谓隔行扫描，就是在每帧扫描行数仍为625行不变的情况下，将每帧图像分为两场来传送，这两场分别称为奇场和偶场。隔行扫描优点：节省带宽，减少闪烁感；缺点：离电视近时仍有闪烁感 1--5 全电视信号中包括哪些信号？哪些出现正在正程？哪些出现逆程？试述各信号各自的参数值及作用。 答：全电视信号包括图像信号，行同步信号，场同步信号，行消隐信号，场消隐信号，槽脉冲和均衡脉冲。其中图像信号出现在正程，其余信号出现在逆程。复合同步信号是用来分别 控制接收机中行、场扫描锯齿波的周期和相位。复合消隐 作用是分别用来消除行、场逆程回归线。槽脉冲的作用是可以保证在场同步脉冲期间可以检测出行同步脉冲。均衡脉冲的作用是使无论奇场还是偶场送到场积分电路去的波形是完全相 同的。图像信号的基本参数是亮度、灰度和对比度。 行同步：4.7us；场同步：160us；槽脉冲：4.7us；均衡脉冲：2.35us；行消隐脉冲：12us；场消隐脉冲：1612us； 1--9 我国电视规定的行频、场频和帧频各是什么？行同步脉冲、场同步脉冲、槽脉冲和均衡脉冲的宽度各是多少？行、场消隐脉冲的宽度又是什么？ 答：我国电视行频：15625Hz；场频：50Hz；帧频：25Hz；行同步：4.7us；场同步：160us；槽脉冲：4.7us；均衡脉冲：2.35us；行消隐脉冲：12us；场消隐脉冲：1612us； 1--11 彩色光的三要素是什么？它们分别是如何定义的？ 答：彩色光三要素是指彩色光可由亮度，色调和饱和度三个物理量来描述。亮度是指彩色光作用于人眼一起的明暗程度的感觉。色调是指彩色光的颜色类别。饱和度是指颜色的深浅程度。 1—17.亮度方程的物理意义是什么？目前彩色电视中采用的是什么样的亮度方程？ 电视原理第二章 2--1 彩色电视为什么要和黑白电视兼容？兼容制的彩色电视应具有什么特点？简述如何才能使彩色电视与黑白电视实现兼容？ 答：1.为了把三基色信号由发送端传送到接收端，最简单的办法用是三个通道分别地把红、绿、蓝三种基色电信号传送到接收端，在接收端再分别用R,G,B三个电信号去控制红、绿、蓝三个电子束，从而在彩色荧光屏上得到重现的彩色图像，这种传输方式从原理上看很简单，但对占用的设备及带宽来说是十分不经济的，因而也没有实用价值，从而采用彩色电视和黑白电视兼容的方式。 3.采用频谱交错原理，将色度信号调制在 一个副载波上，进行色度信号的频谱搬移， 从而使调制后的色度信号谱线正好安插在亮 度谱线的间隙内，达到压缩频带的目的，保 证了彩色电视与黑白电视具有相同的频带宽 度。 2--3已知色差信号（R-Y）和（B-Y），如何 求得（G-Y）？写出相应表达式。若已知（B-Y） 和（G-Y），又如何求得（R-Y）？推导求出解 表达式。答：亮度信号 Y=0.3R+0.59G+0.11B Y=0.3Y+0.59Y +0.11Y 所以： 0=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y) 可得： (G-Y)=-0.3/0.59(R-Y)-0.11/0.59(B-Y)=-0 .51(R-Y)-0.19(B-Y) (R-Y)= -1.97(G-Y)-0.37(B-Y) 2--4 为什么要对色差信号的幅度进行压缩？ PAL制中红差和蓝差的压缩系数各为多少？ 确定这两个压缩系数的依据是什么？ 答：如果不对色差信号进行幅度压缩，则势 必引起编码产生的彩色全电视信号幅度过 大，这就破坏了兼容性，易产生信号失真。 红差：V=0. 877（R-Y）；蓝差：U=0. 493 （B-Y） 2--5 为什么要压缩色差信号的频带？压缩 色差信号频带的依据是什么？NTSC制中将 （R-Y)和（B-Y）压缩并转换为I,Q信号，这 与频带压缩有何关系？ 答：A.因为彩色电视信号中的亮度信号频谱 已占有6MHz，因而只有设法将色度信号的频 谱插到亮度信号频谱的空隙中，使色度信号 不占有额外的带宽才能做到彩色电视只占有 6MHz的频带范围，从而满足彩色电视与黑白 电视兼容的条件。B.依据大面积着色原理和 高频混合原理。C.将压缩后的U,V信号变换 成I,O信号可进一步对色差信号的频带进行 压缩，将（R-Y)和（B-Y）进行压缩成U,V 信号，则是为了不失真传输。 2--6 什么是频谱交错？PAL制中两个色度 分量的频谱与亮度信号的频谱是个何关系？ 如何才能使其亮度谱线与色度谱线相互交 错？ 答：为了实现兼容，即保证色差信号与亮度 信号在同一个0~6MHz视频带宽中传送。将色 差信号插到亮度信号频谱空隙中传送，这称 为频谱交错技术。亮度信号的频谱是一种离 散型频谱，色差信号的频谱结构与亮度信号 的频谱结构相同，只不过色差信号带宽为 0~1.3MHz。选择合适的副载波，使亮度信号 与色度信号频谱的主谱线彼此错开。 2--7什么是正交平衡调幅制？为什么要采 用正交平衡调幅制传送色差信号？这样坐的 优点何在？ 答：A.平衡调制即抑制载波的一种调制方式。 将2个经平衡调制的信号分别对频率相等， 相位相差90度的两个正交载波进行调幅，然 后再将这两个调幅信号进行矢量相加，从而 得到的调幅信号称为正交调幅信号。这一调 制方式称为正交平衡调制。B.在彩色电视系 统中，为实现色度与亮度信号的频谱交错， 采用正交调幅方式，只用一个副载波便可实 现对两个色差信号的传输，且在解调端采用 同步解调又很容易分离出两个色差分量。 2--8 NTSC制的主要优点和缺点何在？PAL 制克服NTSC制主要缺点所采用的方法及原 理是什么？ 答：与其他两种兼容制彩色电视制式相比， NTSC制具有兼容性好、电路简单、图像质量 高等优点，缺点是相位敏感性高，对相位失 真较敏感。原理：先将三基色信号R,G,B变 换为一个亮度信号和两个色差信号，然后采 用正交平衡调制方法把色度信号安插在亮度 信号的间隙中，并且将色度信号中的Fv分量 逐行倒相。其实质是用逐行倒相的方法使相 邻两行色度信号的相位失真方向相反，再将 它们合成，从而得到相位不失真的色度信号， 以消除相位失真。 2--9 2--11PAL制彩色全电视信号中包含了哪些 信号？这些信号的作用各是什么？ 答：1 亮度信号，图像信号，2 色度信号， 颜色信号，通常采用减色法3 色同步信号， 它提供接收解码器所需色副载波的频率和相 位基准。4 场同步信号，用以场同步。5 行 同步信号，用以行同步。6 测试行19,20 行，用以测试，可以含实时时钟信号，慢 同步电视信号。7 伴音信号6.5MHz,调频方 式，通常采用内差式接收。 2--12 2--13 PAL制色同步信号的作用是什么？ 说明它的频率、幅度及出现位置？它与色度 信号的分离原理是什么？ 答：色同步信号是叠加在行消隐脉冲的后肩 上传送的。。频率相同但时域错开 的色度及色同步信号，经色同步选通电路， 将色同步信号与色度信号分开。由于色度 信号在行扫描正程色同步信号在行扫描逆程 出现，故只要用两个门电路，就可将二者 按时间分离法进行分离。这两个门电路在控 制脉冲控制下交替导通即可实现两种信号 的分离。 2--14 下列各符号的含义是什么？它们相 互间具有什么样的关系？ 答：R：红色信号；G：绿色信号；B：蓝色信 号；Y：亮度信号；R-Y：红色差信号；B-Y： 蓝色差信号；G-Y：绿色差信号；Fu、Fv：平 衡调制信号；F：已调色差信号或色度信号； Fm：色度信号振幅；Fb：色同步信号；φ0： 色度信号相角 2—15 2--16 第三章 3.3 简述CCD摄像管的工作原理？ 答：CCD是能够把入射光转变成电荷包，并 对电荷包加以储存和转移的一种器件。其工 作原理包括光电转换、信号电荷的积累和电 荷转换三个步骤。 光电转换与电荷积累：当把一个景物的光像 投射到CCD面阵上时，就会在CCD面阵上形 成由积累电荷描绘的电子图像，从而完成光 电转换与信息的存储。电荷转移：CCD实 质上可等效为一种移位寄存器。 3--6 视频全电视信号是如何形成的？ 答：摄像机输出的三基色信号，经过各种校 正处理后，与各种同步信号一起送入编码器， 在经过一系列的处理加工后形成彩色电视全 电视信号输出，录像机等其他信号源产生的 视频信号，经过一定的加工处理，也可形成 视频全电视信号. 3--7 为什么射频电视信号采用负极性、残 留边带调幅方式发射？而伴音电视信号采用 调频方式？ 答：1残留边带信号优点：已调信号的频带 较窄，滤波器比SSB滤波器易实现，易解调， 但VSB是一种不均衡调制，图像信号中低于 0.75MHz的频率成分，具有双边带特性，经 峰值包络检波后输出信号的振幅较大，对于 图像信号中1.256MHz的频率成分，具有单边 带特性，经解调后输出信号的振幅减半，这 样，低频分量振幅大，使图像的对比度增加， 但高频分量跌落会使图像清晰度下降。 2采用负极性调制：负极性调幅时，同步脉 冲顶对应图像发射机输出功率最大值。在一 般情况下，一幅图中亮的部分总比暗的部分 面积大，因而负极性调制时，调幅信号的平 均功率要比峰值功率小得多，显然工作效率 高。在传输过程中，当有脉冲干扰叠加在调 幅信号上时，对正记性调制来说，干扰脉冲 为高电平，经解调后在荧屏上呈现为亮点， 较易被人眼察觉；而负极性调制，干扰脉冲 仍为高电平，但经解调后在荧屏上呈现为暗 点，人眼对暗点不敏感。并且也易为自动干 扰抑制电路消除或减弱。负极性调制还便于 将同步顶用作基准电平进行自动增益控 制。 3伴音信号的调制：电视广播中伴音信号的 频率范围在50Hz~15Hz之间。为了提高伴音 信号的接收质量，送往伴音发射机的伴音信 号经过调频后变成宽带信号。我国规定伴音 已调信号的最大频偏为50Hz，所以已调伴音 信号的带宽为130KHz。调频信号的边频丰富， 因此具有良好的抗干扰性能。 3--9 我国地面广播电视频道是如何划分 的？ 答：以8MHz为间隔，我国电视频道在VHF 和UHF频段共分为68个频道，其中频率 92~167MHz，566~606MHz的部分供调频广播 和无线电通信使用，在开路电视系统中不安 排电视频道，但在有线电视中常设置有增补 频道，此外，每个频道的中心频率及所对应 的中心波长是估算天线尺寸和调试接收机的 重要参数。 电视原理第四章 4--1 AFT电路的工作原理是什么？在收看 电视节目调节频道时，AFT开关应置于何位 置？（关） 答：AFT完成将输入信号偏离标准中频 （38MHz）的频偏大小鉴别出来，并线性地转 成慢变化的直流误差电压返送至调谐器本振 电路的AFT变容二极管两端的微调本振频率， 从而保证中频准确、稳定。（注：AFT主要由 限幅放大、移相网络、双差分乘法器组成。） 4--2 PALD解码电路主要由那几部分组 成？各部分的作用是什么？

食工原理课程设计指导书

食工原理课程设计指导书 《食工原理课程设计》指导书 一、课程设计的目的及意义： 现代食品工业要求相关工程技术人员不仅应是一名工艺师，还应当具备按工艺要求进行生产设备的选型配套，生产线的相关工程设计能力。可见，食品科学与工程专业的学生有必要进行工程设计能力的培养和训练。特别是对于本专业毕业时只作毕业论文而不作毕业设计的绝大多数学生来说，这种培养和训练显得尤为重要。 食品工程原理课程设计(以下简称课程设计)是在学完《食品工程原理》后的一个阶段性、实践性教学环节。通过完成某一工程设计任务，培养学生综合运用《食品工程原理》及相关先修课程的基础知识和解决实际问题的工作能力。课程设计要求学生按设计任务书的要求，在规定时间内完成某一涉及食品工程单元项目的设计任务。应予指出，课程设计不象平时做的练习题有一个共同的答案。设计本意上应含有创新思维成分，设计结果以优劣予以评价。课程设计任务书不象习题题目那样给出充分的条件和数据。设计计算中的很多数据往往需要设计者查阅相关手册和资料，进行系统的收集、分析比较和选用，任何一个数据的选定均要说明理，这就需要综合运用所学的各类知识，经过全面、细致地分析和

思考方能确定。课程设计不是一个单纯的解题过程，而应是一个含有创作成分的实践过程。课程设计中不仅要通过调查研究，确定工艺流程及设计方案，所确定的流程和方案应能保证日后的设计、施工和投入运行都能得到完全地实施，即工程的可行性。还要对工艺设备进行选型配套设计计算，编制设计计算说明书，并用工程图将设计结果表达出来，以便指导工程施工。 在课程设计中着重以下几种能力的训练和培养： 1. 培养正确、系统的设计思想，全盘考虑工程设计任务，兼顾技术上的先进性、可行性和经济合理性，以人为本，注意操作者安全及劳动条件的改善和环境的保护，并用这种设计思想去分析和解决实际问题。 2. 培养从生产现场和文献资料中进行调查研究的能力。通过现场调查，参考和分析已建工程的经验和教训，结合本设计的客观实际，确定设计方案。通过查阅资料，选用公式，收集数据，进行具体设计计算。 3. 培养熟练、准确的工程计算能力。 4. 培养用简洁的文字、规范清晰的图表来表达自己设计思想和结果的能力。二、课程设计题目：果汁饮料蒸发浓缩工艺与设备设计 利用双效顺流蒸发器浓缩桔子汁，进料流量为20XXkg/h，固形物质量分数14％，沸点进料，第一效沸点

食工原理课后习题与答案第1-2章

第一章 1-1 烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混 合气体的密度。 解：M m =M i y i=×28+×44+×32+×18= m= pM m/RT=×103××103×673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为和。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为。 问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少 解：成都p R=95-8=87kPa（真空度） 拉萨p R=62-8=54kPa（真空度） 1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强 降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。 解：p B=R3H2O g+R2Hg g=×1000×+×13600×=（表） p A=p B+R 1Hg g=+×13600×=（表） p=p A-p B=（表） 1-4 如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密 度为0，空气密度为，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角为30o时，若要忽略贮液器内 的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少 D α d R 1 R 1 p 2 p h ρ 解：由静力学方程p=R(0-)g=R1sin(0-)g=R1(0-)g/2 (1) 若忽略贮液器内液面高度的变化，则斜管内液位为：R’=R-h 液柱长度：R1’=R1-h/sin=R1-2h p’=R ’(0-)g=R1’(0-)g/2=(R1/2-h)(0-)g 又D2h/4=d2R1’/4 即h=R1(d/D)2/[1+2(d/D)2] 所以p’=R1(0-)g/[2+4(d/D)2] (2) 相对误差为 (p-p’)/p≤ 代入式（1）和（2）： (p-p’)/p=1-1/[1+2(d/D)2]≤