22一台效率为0.65的离心泵将果汁由开口贮槽输送至蒸发器进行浓缩。已知果汁密度为1030 kg/m3，黏度为1.2×10-3Pa·s，蒸发器液面上蒸发空间的真空表读数为50 kPa ,果汁输送量为16 m3/h。进蒸发器的水平管中心线高于开口贮槽液面20 m，管直径为Φ57mm×3 mm的冷轧不锈钢管，不包括管路进、出口能量损失的直管及各管件当量长度之和为50m ,管壁绝对粗糙度为0.02mm，当地大气压强为1×105Pa。求泵的轴功率PZ。
3将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。
4在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。求蒸气消耗量。
20用泵将密度为930 kg/ m3、黏度为4黏度mPas的某植物油送至贮槽，管路未装流量计，但已知A、B两处压力表的读数分别为pA=1.2 MPa，pB=1.12 MPa，两点间的直管长度为25m，用管直径为Φ89×3.5mm的无缝钢管，其间还有3个90°的弯头。试估算该管路油的流量。
21用一台轴功率为7.5kw的库存离心泵将溶液从贮槽送至表压为0.2×105Pa的密闭高位槽（见右图），溶液密度为1150kg/m3、黏度为1.2×10-3Pa·s。管子直径为Φ108×4 mm、直管长度为70 m、各种管件的当量长度之和为100 m (不包括进口和出口的阻力)，直管阻力系数为0.026。输送量为50m3/h,两槽液面恒定，其间垂直距离为20m。泵的效率为65%。。试从功率角度考虑核算该泵能否完成任务。
3如何理解单元操作中常用的五个基本概念？
4举例说明三传理论在实际工作中的应用。
5简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。
三、计算
1将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。
2在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。
C.泵的最大扬程D.效率最高时的扬程
2一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( )
A.忘了灌水B.吸入管路堵塞C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气
3两台相同的泵串联工作时，其压头( )一台泵单独工作时的两倍。
A. > B. < C. =
7贮油槽中盛有密度为960㎏/m3的食用油，油面高于槽底9.6 m，油面上方通大气，槽侧壁下部开有一个直径为500 mm的圆孔盖，其中心离槽底600 mm。求作用于孔盖上的力。
8如本题图所示,用套管式热交换器加热通过内管的果汁，已知内管为Φ33.5mm×3.25mm，外管为Φ6mm×3.5mm的焊接钢管。果汁密度为1060㎏/m3，流量为6000㎏/h；加热媒质为115℃的饱和水蒸气在外环隙间流动，其密度为0.9635㎏/m3，流量为120㎏/h。求果汁和饱和水蒸气的平均流速。
A.二次曲线；B.直线；C.指数
四、简答
1推导理想流体的柏努利方程。
2举例说明理想流体柏努利方程中三种能量的转换关系。
3简述流体流动状态的判断方法及影响因素。
4如何用实验方法判断流体的流型？
5说明管壁的粗糙度对流体流动阻力的影响。
五、计算
1某真空浓缩器上真空表的读数为15.5×103Pa，设备安装地的大气压强为90.8×103Pa，试求真空浓缩器内的绝对压强。
2用泵将密度为1.15g/cm3的盐水，以0.0056m3/min的流量由一敞口大原料贮槽送敞口高位槽中，管道出口比原料贮槽的液面高23m，吸入管内径为90mm，泵出口管内径为52.5mm。假如管路系统的摩擦损失为53.8J/kg，泵的效率为70%，试计算泵的扬程和功率。
3用泵将82.2℃的热水以0.379m3/min的流量从一出口贮槽中吸上来，泵的入口管为内径50.8mm，长6.1m的40号钢管，有三个弯头。水从泵中流出来后经过一长61m，内径50.8mm的带两个弯头的管段后再排到大气中，排出口比贮槽的液面高6.1m。（1）计算总摩擦损失；（2）计算泵所作的的功；3.泵的有效功率。
23高位水槽底部接有一长度为30m（包括局部阻力的当量长度）、内径为20mm的钢管，该管末端分接两个处于同一水平面的支管，支管直径与总管相同，各支管均装有一相同的球阀（ζ=6.4），因支管很短，除球阀的局部阻力外，其他阻力可以忽略。高位槽水位恒定，水面与支管出口的垂直距离为6m。试求开一个阀门和同时开两个阀门管路系统的流量。
4正位移泵的流量与( )有关。
A.泵的转速与结构B.管路阻力C.泵的压头
5离心泵的压头、流量均与流体的( )，气体的黏性随温度升高而( )。
A.升高，降低B.升高，升高C.降低，升高
7余隙系数越大，压缩比越大，则容积系数( )。
A.越小B.越大C.不变
5试管内盛有10cm高的水银，再于其上加入6cm高的水。水银密度为13560 kg/m3，温度为20℃，当地大气压为101kPa。求试管底部的压强。
6在压缩空气输送管道的水平段装设一水封设备如图，其垂直细支管（水封管）用以排除输送管道内的少量积水。已知压缩空气压强为50 kPa（表压）。试确定水封管至少应插入水面下的最小深度h。
18某饮料厂果汁在管中以层流流动，如果流量保持不变，问：（1）管长增加一倍；（2）管径增加一倍；（3）果汁温度升高使黏度变为原黏度1/2（设密度变化极小）。试通过计算说明三种情况下摩擦阻力的变化情况。
19植物油在圆形直管内作滞流流动，若流量、管长、液体物性参数和流动类型均不变，只将管径减至原来的2/5，由流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？
思考题与习题
绪论
一、填空
1同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。
2单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。
3奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。
二、简答
1什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？
2“三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？
4离心泵的工作点由( )曲线和( )曲线共同决定。
5为防止发生( )现象，泵的安装高度不能太高，可采取( )，( )等措施提高泵的安装高度。
6管路系统主要由( )，( )和( )等组成。
7泵的内部损失主要由( )，( )和( )引起。
三、选择
1离心泵铭牌上标明的扬程是指( )。
A.功率最大时的扬程B.最大流量时的扬程
14果汁在内径为d1的管路中作稳定流动，平均流速为u1，若将管径增加一倍，体积流量和其他条件均不变，求平均流速为原来的多少倍？
15如本题图示，将离心泵安装在高于井内水面5米的地面上，输水量为50m3/h ,吸水管采用Φ114×4㎜的电焊钢管，包括管路入口阻力在内的吸水管路上总能量损失为∑hf = 5 J/kg,当地大气压强为1.0133×105 Pa。求该泵吸入口处的真空度。
5在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。忽略CO2和水以外的任何组分。
6采用发酵罐连续发酵生产酵母。20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。在发酵罐内，酵母以每2.9h增长一倍的生长速度稳定增长。从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。
16用泵输送某植物油，管道水平安装，其内径等于10mm，流量为0.576 m3/h，油的粘度为50黏度0-3Pas，密度为950kg/m3。试求从管道一端至相距30米的另一端之间的压力降。
17用离心泵将某水溶液由槽A输送至高位槽B ,两槽液面维持恒定并敞开通大气，其间垂直距离为20 m。已知溶液密度为1200 kg/m3，溶液输送量为每小时30 m3,管路系统各种流动阻力之和∑hf= 36 J/kg ,该泵的效率为0.65。求泵的轴功率。
11从高位槽向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以1.5m/s的速度流动。设料液在管内压头损失为2.2m (不包括出口压头损失)。高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？
12 20℃下水在50 mm内径的直管中以3.6 m/s的流速流动，试判断其流动类型。
13 37℃下血液的运动黏度是水的5倍。现欲用水在内径为1 cm的管道中模拟血液在内径为5mm的血管中以15cm/s流动过程的血流动力学情况，实验水流速度应取为多少？
8正位移泵的压头与( )有关。
A.泵的转速B.管路阻力C.流量
四、简答
1离心泵发生气蚀现象的原因是什么？危害是什么？应如何防止？
2根据离心泵的特性曲线图说明用其出口阀门调节管路流量的原理。
3简述实际流体柏努利方程的物理意义。
4简述离心泵的结构和工作原理。
5简述用旁路阀调节往复泵流量的原理。
五、计算
1已知离心泵吸入管内径为100mm，吸入管路总压头损失为12u2/2g（u为吸管内水的流速，m/s），泵入口处真空表读数为45.33kPa。试求吸水管内的流量（m3/h）。已知水的密度为103m3/kg。
5流体的流动状态可用( )数来判断。当其>( )时为( )；<( )时为( )。
6流体在管道中的流动阻力可分为( )和( )两类。
7当流体在圆管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( )。
8根据雷诺数的不同，摩擦系数-雷诺数图可以分为( )、( )、( )和( )四个区域。