中农食品工程原理课件

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K-K
Zs
ps s
离心泵的安装高度
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一、汽蚀现象
当pkpv， 叶轮中心汽化汽泡
被抛向外围
压力升高 凝结局部真空
周围液体高速冲向汽泡中心
撞击叶片(水锤)
• 伴随现象
①泵体振动并发出噪音
②H, qv , 严重时不送液； ③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片
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一、汽蚀现象
离心泵的结构组成
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一、离心泵的工作原理和主要部件
1.离心泵的工作原理
灌满液体 ，叶轮旋转 离心力甩出液体
泵壳内进行能量的转换
流体被压出 叶轮中心形成真空 在压力差的作用下流体被压入泵内
思考： 流体在泵内都获得了什么能量？其中那种能量占主导 地位？
常压流体 被甩出
机械旋转 的离心力
高速流体
汽蚀现象产生的原因
• 安装高度太高； • 被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高； • 吸入管路阻力或压头损失太高。
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二、离心泵的安装高度
1、允许吸上真空度
为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大 安装高度又称为允许吸上高度，指泵的吸入口与吸入贮槽 液面间可允许达到的最大垂直距离，以Zs表示。
流体分为液体和气体。 通常，将输送液体的机械称为泵； 将输送气体的机械按所产生压强的高低分为通风机、 鼓风机、压缩机和真空泵。 流体输送机械按工作原理分为：
动力式（叶轮式）：离心式、轴流式 容积式（正位移式）：往复式、旋转式 其他类型：喷射式等
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离心泵
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离心泵的外观
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3、流体的流动状况：湍流的对流传热系数 比层流大得多。强制对流的对流传热系数比 自然对流大的多；
4、传热壁面的形状、位置及大小：形状如 管、板、翅片；位置如管束的排列方式、垂 直放置或水平放置；尺寸如管径、管长等。
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（二）对流传热系数的特征数方程
通过量纲分析，对流传热过程的特征数关联 式可用下式表示：
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（二）多层平壁的稳态导热
如图所示：以三层平壁为例
➢假定各层壁的厚度分别为δ1，
δ2，δ3，各层材质均匀，热导率
Q
分别为λ1，λ2，λ3，皆视为常数； b1 b2 b3
➢层与层之间接触良好，相互接 t
触的表面上温度相等，各等温面 亦皆为垂直于x轴的平行平面。
t1 t2 t3
➢壁 的 面 积 为 A， 在 稳 定 导 热 过
.
δ
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根据傅立叶定律
对稳态导热，q为常量，分离变量后积分，积分
边界条件：当x=0时，t= t1；x=δ 时，t= t2，
Q φ A(t1t2)t1t2
t R
Δt=t1-t2 为 导 热 的 推 动 力 而 R=δ/λA 则 为 导 热 的 热
A
阻
结论：热传导距离越小，材料导热系数越大 ，导热面积越大，则热阻越小，当传热推动 力一定时，热流量越大。
第五章 传 热
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1
第一节 概述
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2
一、传热及在食品工程中的应用
• 1、传热：因温度差的存在而产生的能量传递。 • 2、传热在食品工程中的应用 • （1）食品的加热或冷却 • 食品加工中的加热灭菌过程、冷冻降温过程以
及某些单元操作（如蒸馏、蒸发、干燥、结晶等） 需传热，要求传热速度越快越好。 • （2）回收热量或冷量，节约能源。 • （3）保温或保冷：要求传热速度越慢越好，如冰 箱冷藏食品或保温。

Q
t1 t 2 t3 t1 t 4 b b b b b b ( 1 2 3 ) ( 1 2 3 ) 1S 2 S 3 S 1S 2 S 3 S
t1 t 2 t3 t1 t 4 Q R1 R2 R3 R1 R2 R3
二、传热的基本方式
热的传递是由于系统内或物体内温度不同而引 起的，根据传热机理不同，传热的基本方式有三种：
热传导(conduction)； 热对流(convection)； 热辐射(radiation)。
1.热传导（又称导热）
物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自 由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。
λ表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一，其值与物
质的组成，结构、密度、温度及压强有关。由实验测得。 一般金属（固体）的导热系数>非金属（固体）>液体>气体
多数固体λ与温度的关系
λ=k0+k×t 单位：W/(m K) k0 --0℃下的导热系数 k为经验常数。 对大多数金属材料，其k值为负值；对非金属材料则为正值。
二、平壁的稳定热传导
1 单层平壁的热传导
如图所示：
平壁壁厚为b，壁面积为S； 壁的材质均匀，导热系数 λ 不
随温度变化，视为常数；
t1 t2 t t t b
1 2
Q
平壁的温度只沿着垂直于壁面
的x轴方向变化，故等温面皆为垂 直于x轴的平行平面。
平壁侧面的温度t1及t2恒定。
o
b
x
根据傅立叶定律
换热器：实现冷、热介质热量交换的设备
用于输送热量的介质—载热体。 加热介质（加热剂）：起加热作用的载热体。水蒸气、热水等。 冷却介质（冷却剂）：起冷却作用的载热体。冷水、空气制冷剂。

r r0 ps 双对数坐标，直线斜率=s, 截距=r0
5. 过滤介质的阻力 近似：阻力相当厚度为Le的一层滤饼 rLe
6. 总推动力与总阻力
dV
Ad
p1Βιβλιοθήκη rLp2rLep
rL rLe
p
R Re
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7. 过滤速度的两种具体表达形式
认为:
AL=cV
系数：c=AL/V —获取单位体积滤液所得滤饼体积
R rL rcV / A
Re rLe rcVe / A
rc r'c'
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另一写法
q2 2qqe K
其中 说明
q V / A qe Ve / A
①过滤方程式——V~的关系，抛物线
②关于过滤常数K和qe——滤饼的(不)可压缩性，
p ~ , K0 r K, qe ~ p
③ K, qe~p的关系
平均r(r’)~p: r r0 ps r' r'0 ps
④ 遇到刮刀 —卸渣
⑤两凹槽之间的空白处：没有通道 ——停工—两区不 致串通
主要优缺点：
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3.2.3 过滤基本理论
一、 颗粒床层的物理模型与基本参数 颗粒床层一组平行细管—流体通道 ①细管内表面=床层颗粒的全部表面 ②细管的总体积=床层空隙体积
基本参数
①空隙率：床层的空隙体积/床层的总体积
②比表面积S0：颗粒表面积/颗粒体积 ③孔道(细管)平均长度l：床层厚度，即l=K0L
——支撑滤饼或截留颗粒，通过滤液 返回
—要求流动阻力小，机械强度高
①织物介质—滤布(织物、网)，5~65m，工业应用广泛 ②堆积介质—固体颗粒或纤维等堆积，—深层过滤 ③多孔固体介质：具有微细孔道的固体，1~3m ④多孔膜：有机膜、无机膜，1m以下