2022年食品工程原理复习资料-重要公式总结 .docx
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1、精品_精品资料_食工原理复习资料单元操作:不同食品的生产过程使用各种物理加工过程,依据物理加工过程的各种操纵原理, 可以归结为数个广泛的基本过程,这些基本过程称为单元操作.特点:如干个单元操作串联起来组成的一个工艺过程称为物理性操作.同一食品生产过程中可能会包含多个相同的单元操作.单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同,进行该操作的设备也可通用. 三传理论:单元操作按其理论基础可分为三类:流体流淌过程,传热过程,传质过程,以上三个过程包含三个理论,称为三传理论.(动量传递,热量传递,质量传递).物料衡算:依据质量守恒定律,以生产过程中或生产单元为争论对象,对其进出口处进行定量运算,称为物料衡
2、算.第一章流体流淌与输送设备流体:具有流淌性的物体.如气体,液体.特点:具有流淌性.抗剪和抗才能很小.无固定外形,随容器外形而变化.在外力作用下其部发生相对运动.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_密度:单位体积流体的质量,称为流体的密度.f p,T 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_压力:流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体的静压强,又称为压力.在静止流体中, 作用于任意点不同向上的压力在数值上均相同.压力的单位:( 1) 按压力的定义,其单位为N/m 2,或 Pa.( 2 ) 以流体柱高度表示,如用米水柱或毫米汞柱等.标准大气压的换算关系: 1atm = 1.0
3、13 105Pa =760mmHg =10.33m H2O压力的表示法 :表压 =肯定压力 大气压力.真空度=大气压力 肯定压力静力学基本程:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_压力形式能量形式p 2p1p1z1 ggz1 p 2z2 z2 g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_适用条件:在重力场中静止、连续的同种不行压缩流体.(1) 在重力场中, 静止流体部任一点的静压力与该点所在的垂直位置及流体的密度有关,而与该点所在的水平位置及容器的外形无关.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(2) )在静止的、连续的同种液体,处于同一水平面上各点的压力到处相等.液
4、面上压力变化时,液体部各点的压力也将发生相应的变化.其次节流体动力学体积流量 VS : 单位时间流经管道任意截面的流体体积,m 3/s 或 m 3/h .质量流量 m S : 单位时间流经管道任意截面的流体质量,kg/s 或 kg/h .平均流速 u :单位时间流体在流淌向上所流经的距离,m/ s.质量流速 G :单位时间流经管道单位截面积的流体质量,kg/ ( m 2 s).相互关系: U=V/A;G= V= AU摩擦力:运动着的流体部相邻两流体层间由于分子运动而产生相互作用,称为流体的摩擦力或粘滞力.剪应力(摩擦力) : t=F/A= u/ 定态 稳固 流淌与非定态(不稳固)流淌:流体流淌
5、系统中,如各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化,而不随时间变化,这种流淌称之为定态流淌.如流体在各截面上的 有关物理量既随位置变化,也随时间变化,就称为非定态流淌.定态流淌系统的质量守恒连续性程:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mS1mS2常数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_u11 A1u22 A2常数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_VS1 u1 A1VS 2u 2 A2=常数(不行压缩流体)常数常数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_圆管可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_定态流淌系统的u11u22常数机械能守
6、恒柏努利程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_dd22一、实际流体的柏努利程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_以单位质量流体为基准:u12z1g12p112p 2uWez2 g2Wf 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_J/kg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_以单位重量流体为基准:u12z112gp112p 2Huez22hf g2gg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_J/N=m适用条件:( 1)两截面间流体连续稳固流淌. ( 2 )适于不行压缩流体,如液体.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_对于气体,当二、抱
7、负流体的柏努利程p1p 2p120% ,可用两截面的平均密度m 运算.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_抱负流体是指没有黏性(即流淌中没有摩擦阻力)的不行压缩流体.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_u121z1 g2p112p 2u2z2 g2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_121zu12gp1z1 up 2222g2gg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_说明抱负流体在流淌过程中任意截面上总机械能、总压头为常数, 三、柏努利程的争论(1) 当系统中的流体处于静止时,柏努利程变为可编辑资料
8、- - - 欢迎下载精品_精品资料_p1z1 gp 2z2g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_上式即为流体静力学基本程式.(2) )在柏努利程式中,zg、 1 u 2 、 p 分别表示单位质量流体在某截面上所具有的位能、2动能和静压能.而We、 Wf 是指单位质量流体在两截面间获得或消耗的能量.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_输送机械的有效功率:PemsWe可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_输送机械的轴功率:PPe=W*质量流量 /效率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第三节管流体流淌现象
9、1-3-1 流体的黏度一、牛顿黏性定律牛顿黏性定律说明流体在流淌中流体层间的摩擦力或剪应力与法向速度梯度之间的关系,其表达式为.d ud uFA或dydy可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_牛顿黏性定律适用于层流.黏度是度量流体黏性大小的物理量,一般由试验测定.物理意义:促使流体在与流淌相垂直向上产生单位速度梯度时的剪应力.单位: Pa s, cP1cP=10 -3 Pa s影响因素:温度与压力.液体: T, .不考虑 p 的影响.气体: T, .一般在工程运算中也不考虑p 的影响.剪应力与速度梯度的关系符合牛顿黏性定律的流体,称为牛顿型流体.不符合牛顿黏性定律的流体称为非牛顿型流
10、体.运动黏度为黏度 与密度 的比值,单位为 m 2/s,也是流体的物理性质.一、流体流淌类型层流(或滞流) : 流体质点仅沿着与管轴平行的向作直线运动,流体分为如干层平行向前流淌,质点之间互不混合.湍流(或紊流) : 流体质点除了沿管轴向向前流淌外,仍有径向脉动,各质点的速度在大小和向上都随时发生变化,质点相互碰撞和混合.二、流型判据雷诺准数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Red u( 1-28)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Re 为无因次准数,是流体流淌类型的判据.( 1) 当 Re 2022时,流淌为层流,此区称为层流区.( 2) 当 Re 4000时,一
11、般显现湍流,此区称为湍流区.(3) )当 2022Re 4000时,流淌可能是层流,也可能是湍流,该区称为不稳固的过渡区.依据 Re 准数的大小将流淌分为三个区域:层流区、过渡区、湍流区,但流淌类型只有两种:层流与湍流.雷诺准数物理意义:表示流体流淌中惯性力与黏性力的对比关系,反映流体流淌的湍动程度.第四节流体流淌阻力1-4-1 流体在直管中的流淌阻力一、直管阻力的通式宁公式的几种形式:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_能量缺失l u 2Wfd2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_压头缺失Wfl uh2f可编辑资料 -
12、- - 欢迎下载精品_精品资料_gd 2g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_压力缺失lu2pfWfd2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_二、层流时的摩擦系数层流时摩擦系数 是雷诺数 Re 的函数64Re流体在直管层流流淌时能量缺失的运算式为W32lufd 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_或pf32 lu d 2哈根 -泊谡叶程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_说明层流时阻力与速度的一次成正比.三、湍流时的摩擦系数湍流时摩擦系数 是 Re 和相对粗糙度的函数:d Re,d-Re-图:d( 1)层流区Re2022=64/ Re, 与无关W
13、 f, hf u1d( 2 )过渡区2022Re 4000= f( Re,)Wf, hf u12d( 4 )完全湍流区Re Rec = f()与 Re 无关Wf, hf u2d阻力平区 虚线以上 1-4-2 局部阻力一、阻力系数法将局部阻力表示为动能的某一倍数,uu22Whf或f22 g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式中, 称为局部阻力系数,一般由试验测定.留意,运算突然扩大与突然缩小局部阻力时,u 为小管中的大速度.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_进口阻力系数进口0.5 ,出口阻力系数出口1 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_二、当量长度法可
14、编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_将流体流过管件或阀门的局部阻力,折合成直径相同、长度为l e 的直管所产生的阻力即可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_W2l e uf或l e uh2f可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_d2d 2 g式中 l e 称为管件或阀门的当量长度,也是由试验测定.1-4-3 流体在管路中的总阻力当管路直径相同时,总阻力:lu 2WfWfWfd2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_或WfWfWfll e u2d2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留意:运算局部
15、阻力时,可用局部阻力系数法,亦可用当量长度法,但不能用两种法重复运算.第七节流体输送设备1-7-1 离心泵气缚现象:离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有布满液体,就泵壳存有空气,而空气的密度又远小于液体的密度,故产生的离心力很小,因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽液体吸入泵,此时虽启动离心泵,也不能输送液体,此种现象称为气缚现象,说明离心泵无自吸才能.因此,离心泵在启动前必需灌泵.2. 离心泵的主要部件 叶轮 泵壳 轴封装置二、离心泵的性能参数与特性曲线1. 性能参数流量 Q离心泵单位时间输送到管路系统的液体体积,m 3 /s 或 m 3/h .压头(扬程) H单位重量的液体经离心泵后所获得的
16、有效能量,J /N 或 m 液柱.效率 反映泵能量缺失,主要有容积缺失、水力缺失、机械缺失.轴功率 P离心泵的轴功率是指由电机输入离心泵泵轴的功率,W 或 kW .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_离心泵的有效功率Pe 是指液体实际上从离心泵所获得的功率.Pe100%PQH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_泵的有效功率:PeQHg或QH gPe102QH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_泵的轴功率为P或P102可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 特性曲线离心泵特性曲线是在肯定转速下,用20 水测定,由 H -Q 、P-Q 、 -Q 三
17、条曲线组成.( 1) H -Q 曲线:离心泵的压头在较大流量围随流量的增大而减小.不同型号的离心泵,H -Q 曲线的外形有所不同.(2) ) P-Q 曲线:离心泵的轴功率随流量的增大而增大, 当流量 Q 0 时,泵轴消耗的功率最小.因此离心泵启动时应关闭出口阀门,使启k/W动功率最小,以爱护电机.PP(3) )-Q 曲线: 开头泵的效率随流量的增大而增大, 达到一最大值后, 又随流量的增加而下降.这说明离心泵在肯定转速下有一最高效率点,该点称为离心泵的设计点.一般离心泵出厂时铭牌上标注的性能参数均为最高效率点下之值.高效率区通常为最高效率的92 左右的区域.3. 影响离心泵性能的主要因素Q1n
18、1H 1;n12 ;P1n13Q 2n2H 2n2P2n2密度: Q 不变, H 不变, 基本不变, P. 黏度: Q , H , , P.转速:比例定律可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_叶轮直径:切割定律Q1D1H 1;Q2D 2H 2D12P1 ;D 2P2D13D 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三、离心泵的工作点与流量调剂1. 管路特性曲线管路特性曲线表示在特定的管路系统中,输液量与所需压头的关系,反映了被输送液体对输送机械的能量要求.专业资料HH QMHMHe Q管路 特性曲线泵 特性曲线可编辑资料 -
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