食品工程原理真题

3.每小时500kg的常压苯蒸气，用直立管壳式换热器加以冷凝，并冷却至30℃，冷却介质为20℃的冷水，冷却水的出口温度不超过45℃，冷、热流体呈逆流流动。已知苯蒸气的冷凝温度为80℃，汽化潜热为390kJ／kg，平均比热容为1．86kJ／(kg·K)，并估算出冷凝段的传热系数为500W／(m2·K)，冷却段的传热系数为100W／(m2·K)，试求所需要的传热面积及冷却水用量为多少?若采用并流方式所需的最小冷却水用量为多少?解：（1）冷却段的热流量为W1029.1)3080(1086.13600500)(4321111TTcqQpm冷凝段的热流量为W1024.51039036005004312rqQm冷却水用量为6390102420451042510291344212212..)(..)(pmcttQQqkg/s设在冷却段与冷凝段交界处冷却水的温度为t′，则82420420063901029141222...tcqQtpm℃根据各有关温度可画出换热器的操作线，如附图所示。冷却段的对数平均温度差及所需传热面积为5262030824802030824801211211..ln)().(ln)()(tTtTtTtTtm℃241111m9.45.261001029.1mtKQA冷凝段的对数平均温差及所需传热面积为2112112tTtTtTtTtmln)()(344458082480458082480..ln)().(℃242222m4.23.445001042.5mtKQA所需总传热面积为18附图221m3.74.29.4AAA所需冷却水用量为6390102420451042510291344212212..)(..)(pmcttQQqkg/s（2）若采用并流方式，为达到冷却要求，冷却水的最高出口温度为30℃，故冷却水的最小用量为61102420301042510291344212212..)(..)(maxmin,pmcttQQqkg/s所需传热面积为无穷大。答：分别为：S=7.3m2，qm=0.639kg/s，qm2=1.6kg/s5.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成0.35（易挥发组分摩尔分率，下同），饱和蒸气加料。塔顶采出率为40%，且已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.20，试求：（1）．提馏段操作线方程：（2）．若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，求该板的气相默夫里效率Emv1。试题：如图所示，某车间要将地面敞口贮槽内密度为1120Kg/m3的溶液送至高位槽内，槽内表压强为3.92×104Pa，需要的送液量为120m3/h，输送管路为φ140×4.5mm的钢管，其计算总长度为140m（包括直管长度和所有局部阻力的当量长度），两液面高度差Δz＝11m，摩擦系数λ为0.03。试问能否送用n＝2900r/min、Q＝132m3/h、H＝30m的离心水泵？（溶液性质与水相近）例：用泵把20℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为300l/min。高位槽液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用φ89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（可粗略的按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用φ57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。设储罐液面维持恒定。试求泵的轴功率。设泵的效率为70%。