哈尔滨商业大学食品机械试卷计算题

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1、五、计算题1、有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数。壳程的冷却水从℃升至℃，其对流传热系数，管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度和，忽略流体物性参数随温度的变化；②传热速率比原来增加了多少？解：（1）水量增加前　　℃，℃，℃，℃，，＝，，℃　　　　　　　　　　　　　　水量增加后　　　＝　　　　　　　　　　　由式与得下列二方程或　　　　　　　　　　　　　　　　　　将式代入式，得，　　由式与得（2）　　即传热速率增加了2、有一圆筒形容器，两端为椭圆形封头（图3-22），已知圆筒平均直

2、径为，壁厚，工作压力，试确定：（1）筒身上的经向应力和环向应力。（2）如果椭圆封头之分别为，和时，封头厚度为，分别确定封头上最大的经向应力和环向应力值及最大应力所在的位置。解：（1）求筒身应力经向应力：环向应力：（2）求封头上最大应力：时，在处：在处：应力分布图所示，其最大应力有两处，一处在椭圆封头的顶点，即处：一处在椭圆的底边，即处。时，在处：在处：最大应力在处，应力分布如图所示。时，在处：在处：最大应力在处，应力分布如图所示。3、某化工厂欲设计一台压力容器。工艺参数为：壳体内径Di=600mm,计算压力pc=2.2MPa,工作温度t=-3~-20℃。试选择壳体

3、材料并确定塔体厚度。（物料对壳体方式性不大。）解：（1）选材由于物料对钢材的腐蚀不大，温度在-3~-20℃，压力为中压，故选用。（2）确定参数=2.2MPa；=600mm;=;=0.8(采用带垫板的单面焊对接接头，局部无损探伤)；取=.(3)计算厚度根据查表4-9得圆整后取厚度为，，该塔体可用或厚16MnR钢板制作。(4)校核水压试验强度根据式（4-18）：式中<℃;；则而可见，所以水压试验强度足够。4、有一锅炉汽包，其内径为，工作压力为，汽包上装有安全阀，设计温度为350℃，材质为，双面焊对接接头，100%探伤，试设计该汽包厚度。解：（1）确定参数取（2）计算厚

4、度根据查表4-9得故圆整后取厚度为，复验，故最后取，该塔体可用厚的钢板制造。(3)校核水压试验强度根据：式中~则而可见，所以水压试验强度足够。5、试确定所给的精馏塔封头型式与尺寸。该塔内径为，名义壁厚，材质为，计算压力，工作温度℃。解：从工艺操作要求看，封头形状无特殊要求，现按凸形封头和平板封头均作一计算，以便比较。（1）若采用半球形封头，其厚度按下式计算式中取，于是根据由表4-9查得，则圆整后采用厚钢板。（复验，最后取合适）（2）若采用标准椭圆形封头，其厚度按下式计算式中（整板冲压）；其它参数同前。于是根据，由表4-9查得则圆整后采用厚钢板。复验，最后确定，故该

5、椭圆形封头可用或厚钢板制作。（1）若采用标准碟形封头，其厚度按下式计算根据，由表查得则圆整后采用厚钢板。复验，最后确定，故该椭圆形封头可用或厚钢板制作。（2）若采用平板封头，其厚度按下式计算式中，。取0.25，取1.0。于是根据，由表查取，最后采用厚钢板6、已知沉降式离心机圆筒形转鼓，其转鼓中径R=0.4m,转鼓长度L=0.5m，转鼓壁厚S=0.003m，材料密度=270Kg/m3,转鼓转速ω=105/s,材料许用应力[σ]=14.5Mpa,焊缝系数φ=0.8。(注：转鼓壁内径R’≈R)求：（1）转鼓壁质量引起的离心压力及鼓壁经向应力和环向应力；（2）若物料质量引

6、起的鼓壁经向应力σ1”=3.25Mpa，环向应力σ2”=7.5MPa,试校核转鼓强度。(14分)解：1）转鼓壁质量引起的离心压P（7分）0.003×0.4×270×1052×9.8=350065.58Pa经向应力σ,1=0环向应力σ,2=PR/S=350065.58×0.4/0.003=4.67MPa2)转鼓强度校核（7分）经向应力总和：σ1=σ,1+σ1”=0+3.25Mpa=3.25Mpa环向应力总和：σ2=σ,2+σ2”=4.67+7.5=12.17Mpa因σ2=12.17Mpa<[σ]=14.5Mpa所以满足强度要求7、现要用板式换热器进行牛奶杀菌操作，板

7、式换热器共分四段，预热段、杀菌段、冷水冷却段、冰水冷却段，现预热段、杀菌段、冷水冷却段组合形式已定，冰水冷却段尚未确定，已知：牛奶的生产能力G=10000kg/h，牛奶与并水为逆流流动，牛奶经冷水冷却后的温度t1=12℃，冷却终止温度t2=4℃，冰水的起始温度t3=-5℃，牛奶比热为C=0.94千卡/米.时℃,牛奶的重γ=1000kg/m,冰水的比热C冰水=0.8千卡/公斤.℃,传热板上液流部分宽度b=0.27m,换热器的流道宽度h=0.0028m，传热板单片传热面积f=0.2m2，牛奶在流道间的流速u=0.25m/s,逆流流动冰水冷却段传热系数K=960千卡/米

8、.时.℃，