食品综合项目工程综合项目工程原理作业.doc

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+30500430

14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
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（Rep<1）(Stokes公式)：

已知：dp=4mm=0.004m，ρp=1400kg/m3，μ=0.001Pa·s，
ρ=1000 kg/m3
将上述已知条件代入上式：

验证：

设为湍流区（Rep>500）（Newton公式）

将上述已知条件代入上式：

验证：
因而，设为湍流区（Rep>500）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（Rep<1）(Stokes公式)：
得到：
已知：ut=0.1mm/s，则：

验证:
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：
则：
(1)求V
已知：物料中油和水质量比为1：4；
料液流量为2t/h；
查表水在38℃时：
按清夜体积计算生产能力V：

(2)求ut
假设沉降速度为层流区，由斯托克斯定律：

已知：dp=0.05mm=5×10-5m，，则：

(3)验证：

属于层流区，假设成立。因此：

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1 h可得清汁2.5 m3，问若其她条件相似，要在最初1 h得到3.5 m3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：
；
当过滤介质阻力忽视不计时，，上式简化为：

（Pa）

答：在最初1 h得到3.5 m3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：；
当过滤介质阻力忽视不计时，，上式简化为：
，
已知：
可得：，

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

由题意：，则：

对于板框式过滤机，洗涤素速率为过滤终了速率1/4）：

③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：

当滤饼为不可压缩，s=0,当过滤介质阻力忽视不计时，
则可得为常数与压差无关

又：，且则：
即：

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，

当：
即：

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：

式中单位为（）
即：
式中单位为
真空度不变，滤浆相似，则相似
同一过滤机，相似，则有：

（2）求滤饼厚度为本来几倍
设滤饼不可压缩，为转鼓每转一周得到滤液体积：
其中单位为
则滤饼厚为：

（倍）
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0.5 m/s,试求其压力降。又当空床速度达何值时，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)床层雷诺数：

可用欧根公式得:

(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:

校核
且不不大于1000，假设成立,且

(3).此时压力降为:
答：若20℃空气流过床层时,空床速度0.5 m/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。