第一章 食品工程原理.ppt

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