第一章 食品工程原理.ppt

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第一章 食品工程原理

设想有两块面积很大而相距很近的平板,其间充满液体,如图所示: 三、确定液封高度 第四节 流体流动的基本方程 ∑输入能量=∑输出能量 (b) 流速不断提高,达到某一程度时,边界层分离 。 范宁公式是计算管内摩擦阻力的通式 一、 测速管 孔板流量计构造简单,但阻力大,可代以文丘里流量计 三、 文丘里流量计 截止阀 (globe valve) 应用:常用于蒸汽、压缩空气及液体输送管道。若流体中含有悬浮颗粒时应避免使用。 结构:依靠阀盘的上升或下降,改变阀盘与阀座的距离,以达到调节流量的目的。 特点:构造较复杂。在阀体部分液体流动方向经数次改变,流动阻力较大。但这种阀门严密可靠,而且可较精确地调节流量。 闸阀 (gate valve):闸板阀 特点:构造简单,液体阻力小,且不易为悬浮物所堵塞,故常用于大直径管道。其缺点是闸阀阀体高;制造、检修比较困难。 应用:较大直径管道的开关。 结构:闸阀是利用闸板的上升或下降,以调节管路中流体的流量。 止逆阀(check valve): 单向阀 特点:只允许流体单方向流动。 应用:只能在单向开关的特殊情况下使用。 结构:如图所示。当流体自左向右流动时,阀自动开启;如遇到有反向流动时,阀自动关闭。 直管阻力:或沿程阻力。流体流经一定直径的直管时所产生的阻力。 局部阻力:流体流经管件、阀门及进出口时,由于受到局部障碍所产生的阻力。 总能量损失:为直管阻力与局部阻力所引起能量损失之总和。 组成:由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。 作用:将生产设备连接起来,担负输送任务。 第七节 流体输送管路的计算 管路系统 管路计算是 连续性方程: 柏努利方程: 摩擦阻力计算式: 的具体应用 qVs=uA=常数 一、简单管路计算 后两种情况存在着共同的问题,即流速u或管径d为未知,因此不能计算Re,则无法判断流体的流型,故不能确定摩擦系数λ。在工程计算中常采用试差法或其它方法来求解。 已知管径d、管长l、流量q以及管件和阀门的设置,求管路系统的能量损失,以进一步确定所需外功、设备内的压强或设备间的相对位置。 已知管径d、管长l、管路系统的能量损失Σhf以及管件和阀门的设置,求流量q或流速u。 已知管长l、流量q、管路系统的能量损失Σhf以及管件和阀门的设置,求管径d。 设计型计算 操作型计算 管路计算 1 1‘ 2 2‘ h 7m 例题:用泵把20℃的苯从地下贮罐送到高位槽,流量为300 l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用? 89×4mm的无缝钢管,直管长为15m,管上装有一个底阀(可初略地按旋启式止回阀全开时计算)、一个标准弯头;泵排出管用? 57×3.5mm的无缝钢管,直管长度为50m,管路上装有一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试求泵的功率,设泵的效率为70%。 式中,z1=0, z2=10m, p1=p2, u1?0, u2 ? 0 ∴ W=9.81×10+∑hf 解: 依题意,绘出流程示意图。选取贮槽液面作为截面1,高位槽液面为截面2,并以截面1作为基准面,如图所示,在两截面间列柏努利方程,则有 进口段: d=89-2×4=81mm, l=15m 查图, 得?=0.029 进口段的局部阻力: 底阀:le=6.3m 弯头:le=2.73m 进口阻力系数:?=0.5 出口段: d=57-2×3.5=50mm, l=50m 查图, 得?=0.0313 出口段的局部阻力: 全开闸阀: le=0.33m 全开截止阀:le=17m 标准弯头(3):le=1.6×3=4.8m 出口阻力系数: ?=1.0 总阻力: 有效功率: 轴功率: 苯的质量流量: 泵提供的有用功为: 例 在风机出口后的输气管壁上开一测压孔,用U型管测得该处静压力为186mmH2O,测压孔以后的管路包括80m直管及4个90o弯头。管出口与设备相通,设备内的表压为120mmH2O。输气管为铁管,内径500mm。所输送的空气温度为25℃ ,试估计其体积流量。 解: 本题已知风机压头求气体流速,在流速未知时无法先计算Re以求λ、Σhf,故采用试差法。 空气的平均压力=(186+120)/2=154mmH2O 1atm(10330mmH2O)及0℃时空气的密度为1.293kg/m3,故154mmH2O(表压)及25℃时空气的密度为: 例1-9 用泵将贮槽(通大气)中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩,如附图 所示。泵的进口管为φ89×3.5mm的钢管,碱液在进口管的流速为1.5m/s,泵的出口管为φ76 × 2.5mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m,碱液经管路系统的能量损

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