4食品工程专业颗粒与过滤作业解答.docVIP

第四章 颗粒与流动 2．某谷物的颗粒粒径为4mm。密度为1400㎏/m3。求在常温水中的沉降速度。又若此谷物的淀粉粒在同样的水中的沉降速度为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)： 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（Rep500）（Newton公式） 将上述已知条件代入上式： 验证： 因此，设为湍流区（Rep500）是合理的，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)： 得到： 已知：ut=0.1mm/s，则： 验证：所以，假设颗粒在层流区流动。该谷物的颗粒直径为： 2.14×10-5m 答：在常温水中的沉降速度0.218m/s，谷物的颗粒直径为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。假定从洗涤器出来的混合物中，油以球滴出现，滴径为0.05㎜，物料中油和水的质量比为1：4，分离后的水相可认为绝不含油。以知料液流量为2t/h，油的相对密度为0.9，油温和水温均为38℃。试求沉降槽的沉降面积（假定沉降符合斯托克斯定律）。 则： 求V 已知：物料中油和水的质量比为1：4料液流量为2t/h 按清夜体积计算生产能力V： 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： 验证： 属于层流区，假设成立。所以： 答：求沉降槽的沉降面积为2.42m2。 9.果汁中滤渣为可压缩的，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，问若其他条件相同，要在最初1 h得到3.5 m3的清汁，要用多大压力？设介质阻力可忽略不计。 解：由恒压过滤方程： ； 当过滤介质阻力忽略不计时，，上式简化为： （Pa） 答：在最初1 h得到3.5 m3的清汁，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的，且忽略介质阻力不计，试问：（1）在第2小时内可得多少滤液？（2）过滤2h后用2m3的清水（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：； 当过滤介质阻力忽略不计时，，上式简化为： ， 已知： 可得：， （2）求过滤2h后用2m3的清水，在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤的洗涤时间 由题意：，则： 对于板框式过滤机，洗涤素速率为过滤终了速率的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,当过滤介质阻力忽略不计时， 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： 13.有一转筒真空过滤机，每分钟转2周，每小时可得滤液4m3。若滤布阻力忽略不计，问每小时要获得5m3滤液，转鼓每分钟应转几周？此时转鼓表面的滤饼厚度为原来的几倍？假定所用的真空度不变。 式中的单位为（） 即： 式中的单位为 真空度不变，滤浆相同，则相同 同一过滤机，相同，则有： （2）求滤饼厚度为原来的几倍为转鼓每转一周得到的滤液体积： 其中的单位为 则滤饼厚为： （倍） 答: 14.大豆的密度1200㎏/m3,直径5㎜,堆积成高为0.3m的固定床层,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？ 此时的压力降又为何值？ 解：查表得20℃空气的物理参数: (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,流体处于湍流区,则根据牛顿公式有: 校核 且大于1000, 假设成立,且 (3).此时的压力降为: 答：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 5