第一章 流体力学
【1-1】 椰子油流过一内径为20mm 的水平管道，其上装有一收缩管，将管径逐渐收缩至
12mm ，如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为800Pa ，试求椰子油的流量。 【1-2】 牛奶以2×10－
3m 3/s 的流量流过内径等于27mm 的不锈钢管，牛奶的粘度为2.12×10－3Pa.s ，密度为1030kg/m 3，试确定管内流动是层流还是紊流。
【1-3】 用泵输送大豆油，流量为1.5×10－4m 3/s ，管道内径为10mm ，已知大豆油的粘度为 40×10－
3Pa.s ，密度为940kg/m 3。试求从管道一端至相距27m 的另一端之间的压力降。
【1-4】试求稀奶油以6m/s 的速度流过管道时，因摩擦而引起的压力降。管道直径
mm ，长100m ，为水力光滑的不锈钢管。已知稀奶油的密度为1000kg/m 5238.×φ3，粘度为12×10－
3Pa.s 。
【1-7】某离心泵安装在高于井内水面 5.5m 的地面上，吸水量为40m 3/h 。吸水管尺寸为
mm ，包括管路入口阻力的吸水管路上的总能量损失为4.5J/kg 。试求泵入口处的真空度。（当地大气压为1.0133×104114×φ5Pa ）
【1-8】用离心泵将密度为1200kg/m 3的水溶液由敞开贮槽A 送至高位槽B 。已知离心泵吸入 管路上各种流动阻力之和
J/kg 、压出管路的∑=10s ,f L ∑=30D ,f L J/kg 。两槽液面维持恒定，其间垂直距离为20m 。每小时溶液的输送量为30m 3。若离心泵效率为0.65，
求泵的轴功率。
【1-9】每小时将10m 3常温的水用泵从开口贮槽送至开口高位槽。管路直径为mm ，
全系统直管长度为100m ，其上装有一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以不计的活接头。两槽液面恒定，其间垂直距离为20m 。取管壁粗糙度为0.25mm 、水的密度为1000kg/m 357×φ3、粘度为1×10－3Pa.s 。试求泵的效率为70％时的轴功率。
【1-10】用泵将开口贮槽内密度为1060kg/m 3、粘度为1.1×10－
3Pa.s 的溶液在稳定流动状态下送到蒸发器内，蒸发空间真空表读数为40kPa 。溶液输送量为18m 3/h 。进蒸发器水平管中心线高于贮槽液面20m ，管路直径357×φmm ，不包括管路进、出口的能量损失，直管和管件当量长度之和为50m 。取管壁粗糙度为0.02mm 。试求泵的轴功率（泵的效率为65％）。
【1-14】拟用一台3B57型离心泵以60m 3/h 的流量输送常温的清水，已查得在此流量下的允
许吸上真空H s ＝5.6m ，已知吸入管内径为75mm ，吸入管段的压头损失估计为0.5m 。
试求：
1)若泵的安装高度为5.0m，该泵能否正常工作？该地区大气压为9.81×104Pa；
2)若该泵在海拔高度1000m的地区输送40℃的清水，允许的几何安装高度为若干米？
当地大气压为9.02×104Pa。
第二章传热
【2-1】一食品冷藏室由内层为19 mm厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm厚的混凝土所组成。
内壁面温度为-17.8 ℃，混凝土外壁面温度为29.4 ℃。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0.151,0.043 3,0.762 W/(m·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m2。 跑步机控制器
求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。
【2-2】某平壁炉的炉壁由内层为460 mm厚的耐火砖，外层为230 mm厚的绝缘砖所组成。
炉的内壁面温度为1 400 ℃，外壁面温度100 ℃。已知耐火砖和绝缘砖的热导率与温度的关系分别为0.9+0.000 7 T,0.3+0.000 3 T W/（m·K）。式中T可取为相应层材料的平均温度，单位为℃。求导热的热通量及两砖接触面处的温度。自动甩干拖把
【2-3】为减少热损失，在外径为150 mm的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的热导率λ=0.103+0.000 198 T(式中T为℃)，蒸汽管外壁温度为180 ℃，要求保温层外壁温度不超过50 ℃，每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4 kg/(m·s)以下，问保温层厚度应为多少?(计算时可假定蒸汽在180 ℃下冷凝)。
【2-4】有一蒸汽管外径为25 mm，管外包有两层保温材料，每层厚均为25 mm。外层与内层保温材料的热导率之比为5，此时的热损失为Q。今将内、外两层材料互换位置，且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变，则热损失为Q′，求Q′Q，说明何种材料放在里层为好。
【2-8】压强为101.33 kPa、温度为-28.9 ℃的冷空气，以0.61 m/s的流速平行流过长、宽均为254 mm的冷冻肉的表面，肉的表面温度为-6.7 ℃。求冷空气与冻肉表面之间的对流传热系数。
【2-16】烤炉内在烤一块面包。已知炉壁温度为175 ℃，面包表面的黑度为0.85，表面温度为100 ℃，表面积为0.064 5 m2，炉壁表面积远远大于面包表面积。求烤炉向这块面包辐射传递的热量。
【2-19】在逆流换热器中，用初温为20 ℃的水将1.25 kg/s的液体［比热容为1.9 kJ/(kg·K)、密度为850 kg/m3］由80 ℃冷却到30 ℃。换热器的列管直径为Φ25 mm×2.5 mm，水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m2·K）和1 700W/（m2·K），污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ℃，求水的流量和换热器的传热面积。
【2-22】在一单程列管换热器中用饱和水蒸气加热食用油。温度为160 ℃的饱和蒸汽在壳程冷凝，冷凝液在饱和温度下排出。食用油在管程流动，并由20 ℃加热到106 ℃。列管换热器尺寸为：列管直径为Φ19 mm×2 mm、管长为4 m，共有25根管子。若换热器的传热量为125 kW，蒸汽冷凝传热系数为7 000 W/（m2·K），油侧污垢热阻为0.000
5 m2·K/W，管壁热阻和蒸汽侧污垢热阻可忽略，求管内油侧对流传热系数。
又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来的1.75倍，求油的出口温度。
假设油的物性不变。
【2-23】在列管换热器中用冷水冷却油。水在直径为Φ19 mm×2 mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3 490 W/（m2·K），管外油侧对流传热系数为258 W/(m2·K)。
换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.000 26 m2·K/W，油侧污垢热阻为0.000 176 m2·K/W。管壁的热导率为45 W/（m·K）。求：（1）基于管外表面积的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。 【2-24】在一传热面积为50 m2的单程列管换热器中用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。
冷水的流量为33 000 kg/h，温度由20 ℃升至38 ℃。溶液的温度由110 ℃降至60 ℃。
若换热器清洗后，在两流体的流量和进口温度不变的情况下，冷水出口温度增至45 ℃。
求换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假设：（1）两种情况下，流体物性可视为不变，水的平均比热容为4.187 kJ/(kg·K)；（2）可按平壁处理，两种工况下两侧的对流传热系数不变；（3）忽略管壁热阻和热损失。
【2-30】某冷凝器的传热面积为20 m2，用来冷凝100 ℃的饱和水蒸气。冷液进口温度为40 ℃，流量为0.917 kg/s，比热容为4.00 kJ/(kg·K)。换热器的总传热系数为125W/（m2 ·K）。高斯玻取样
求水蒸气冷凝量。
第四章颗粒与流体之间的相对流动
【4-1】用光滑小球在粘性流体中自由沉降可测定该液体的粘度。测试时用玻璃筒盛满待测液体，将直径为6mm的钢球在其中自由沉降，下落距离为200mm，记录钢球的沉降时间。现用此法测试一种密度为1300 kg/m3的糖浆，记录的沉降时间为7.32秒，钢球的比重为7.9，试求此糖浆的粘度。
血压袖带【4-2】某谷物的颗粒粒径为4mm，密度为1400 kg/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。
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【4-3】气体中含有大小不等的尘粒，最小的粒子直径为10μm。已知气体流量为3000m3/h （标准态），温度为500℃，密度为0.43 kg/m3，粘度为3.6×10-5Pa•s，尘粒的密度为2000 kg/m3。今有一降尘室，共有5层，求每层的沉降面积。
【4-10】用某板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2h内可得多少滤液？（2）过滤2h后用2 m3清水（粘度与滤液相近），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，仅将过滤压强提高1倍，问滤液量为多少？
【4-12】在202.7kPa（2atm）操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h，其中过滤1.5h，滤饼不需洗涤。已知每获1 m3滤液得滤饼0.05 m3，操作条件下过滤常数K=3.3×10-5m2/s，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：（1）若要求每周期获0.6 m3的滤饼，需多大过滤面积？（2）若选用板框长×宽的规格为1m×1m，则框数及框厚分别为多少？（3）经改进提高了工作效率，使整个辅助操作时间缩短为1h，则为使上述板框过滤机的生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？
第七章吸收与蒸馏
【7-2】20○C的100g水中溶解1 gNH3，其组成用摩尔分数x、浓度c及摩尔比X表示时，各为多少?
【7-5】100g水中溶解1gNH3，从手册中查得20○C时NH3的平衡分压为986.6Pa，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H(单位为kmol/(m3·kPa))和相平衡常数m，总压为100kPa。
【7-7】含NH3体积分数3％的空气—NH3混合气，在20○C下用水吸收其中的NH3。塔内压力为203kPa。NH3在水中的溶解度服从亨利定律，在操作温度下平衡关系为p*=266.6x kPa。
试求离塔氨水的最大浓度，以浓度C表示。
【7-11】混合气含CO2体积分数为10％，其余为空气。在30℃、2MPa下，用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5％，水溶液出口组成X1=6X10-4 (摩尔比)。混合气体处理量为2240m3／h(按标准状态T0
＝273.15K，p0＝101325Pa)，塔径为1.5m。亨利系数H=200MPa，液相体积总传质系数K La＝50kmol/(m·h·kmol／m3)。求每小时用水量及填料层高度。
【7-19】在一连续操作的常压精馏塔中分离乙醇水溶液，每小时于泡点下加入料液3000kg，其中含乙醇3％(质量分数，下同)，要求塔顶产品中含乙醇90％，塔底产品中含水99％，试求：塔顶、塔底的产品量(分别用kg/h，kmol/h表示)。
【7-20】某连续精馏塔，泡点加料，已知操作线方程如下：
精馏段 y=0.8x+0.172
提馏段 y=1.3x-0.018
试求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。
【7-21】用一连续精馏塔分离二元理想溶液，进料量为l00kmol/h，易挥发组分x F=0.5，泡点进料，塔顶产品x D=0.95；塔底釜液x w=0.05(皆为摩尔分数)，操作回流比R=1.8，该物系的平均相对挥发度α=2.5，求；
墨菲氏滴管
(1)塔顶和塔底的产品量(kmol/h)；
(2)提馏段下降液体量(kmol/h)；
(3)分别写出精馏段和提馏段的操作线方程。
第十一章溶液浓缩-蒸发
【11-1】试估算固形物含量为30%的番茄酱在常压和95 990Pa真空度下蒸发时的沸点升高。
番茄酱的沸点升高数据可参考糖溶液。忽略静压引起的沸点升高。大气压强取标准大气压。
【11-2】上题中若加热管长度为4m，则沸点升高又为多少？计算时番茄酱的密度可近似取为1 000kg/m3。
【11-3】在单效真空蒸发器内，每小时将1 500kg牛奶从质量分数15%浓缩到50%。已知进料的平均比热容为3.90kJ/（kg.K），温度为80℃，加热蒸汽表压105Pa，出料温度为60℃，蒸发器传热系数为1 160W/(m2.K)，热损失可取为5%。试求：（1）蒸发水量和成品量；（2）加热蒸汽消耗量；（3）蒸发器传热面积。
【11-7】在双效顺流蒸发器中浓缩脱脂牛奶。进料质量分数为10%，温度为55℃。第一效中沸点为77℃，第二效中沸点为68.5℃。末效排出浓奶的质量分数为30%。假定固形物的比热容为2kJ/（kg.K）
。试近似估算离开第一效牛奶的质量分数。（提示：以100kg 进料为基准，作第二效的热量衡算）。沸点升高可忽略。
【11-8】在双效顺流蒸发器内蒸发1t/h，质量分数为10%的某溶液。溶液质量分数在第一效内为15%，在第二效内为30%。第一效内的沸点为108℃，第二效内为75℃。第二效二次蒸汽的绝对压强为30kPa。设15%溶液的比热容为3.56kJ/（kg.K）。问料液由第一效进入第二效时自蒸发的水分量是多少？此水分量占总水分蒸发量的百分之几？
第十二章食品干燥原理
【12-1】湿空气在压力101.33kPa、温度20℃下，湿含量为0.01kg/kg干空气，试求1)空气的相对湿度φ1；2)压力不变，将空气温度升高至50℃时的相对湿度φ2；3)若温度仍为20℃，将压力升高至125kPa时的相对湿度φ3；4)若温度仍为20℃，压力升高至250kPa，问100m3原湿空气所冷凝的水分量。
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