Tài liệu Bài tập môn kỹ thuật thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM GVHD : LÊ NHẤT THỐNG SVTH :Nhóm 16 1. NGUYỄN THANH DIỆU 14085431 2. TRẦN NGỌC DUYÊN 14071141 3. TRẦN VĂN HOAN 14027061 4. LÊ THỊ BẢO NGÂN 14087681 LỚP : DHTP10B TP.HCM, Tháng 10 năm 2015 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể Quý thầy cô Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm - Trường Đại học Công nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh và thư viện trường đã tạo điều kiện, giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Nhất Thống , người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, giải đáp những thắc mắc cho chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu trong việc học cũng như hoàn thành bài tiểu luận này. Do kiến thức còn hạn hẹp, bài làm này không thể trách khỏi sai sót, chúng em mong thầy xem qua và góp ý để bài làm được hoàn thiện hơn. Chúng em cảm ơn thầy !! Tập thể nhóm 16 BÀI TẬP KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1 Câu 1: Mô ̣t giếng nước sâu 19m ( so với miê ̣ng giếngg), miê ̣ng giếng cách mă ̣t nước là ,,m. Tính áp suất dư ̉ đáy giếng? iiết áp suất khí quyển là 1at và khối lượng riêng caa nước 1000kg/m3. BÀI LÀM : Ta có : Ptd = Pkq + ρ.g.h = 9,81.104 + 1000.9,81.(19- ,,g) = ,6, at Pd ư = Ptd - Pkq = ,6, – 1 = 1,6, at Câu 2: Trọng lượng riêng caa lưu chất là bao nhiêu nếu biết thể tích riêng caa chúng là 0.9 m3/kg. BÀI LÀM : 1 γ= v .g 1 = 0,92 .9,81 = 10,66 N/m3 Câu 3:Đồng hồ áp suất ch̉ 1, , at. p suất khí quyển là 1,0, at. Tính áp suất tuyê ̣t đối. BÀI LÀM : Ptd = Pdu + Pkq = 1, , + 1,0, = ,3 at Câu 4 :Đồng hồ áp suất ch̉ 1, , at. p suất khí quyển là 660mmHg. Tính áp suất tuyê ̣t đối. BÀI LÀM : Pkq = 660 mmHg = 1,033 at Ptd = Pdu + Pkq = 1, , + 1,033 = , 83 at Câu 5: Đồng hồ chân không ch̉ ,00mmHg. p suất khí quyển là 1,0, at. Tính áp suất tuyê ̣t đối. BÀI LÀM : Pck= ,00mmHg = 0,68 at Ptd = Pkq – Pck = 1,0, – 0,68 = 0,36at Câu 6: Mô ̣t chất lỏng chứa trong bình (h̉g) có khối lượng riêng 1 60kg/m3 . Mô ̣t áp kế được gắn vào bình ch̉ áp suất 0,6 at. Tính chiều cao tại điểm đă ̣t áp kế và áp suất tuyê ̣t đối tại đó. BÀI LÀM : - Chiều cao tại điểm đặt áp kế P  gh du  0,6.9,81.104 1 60.9,81.h  h ,,,11m - Áp suất tuyệt đối là Ptd Pkq  Pdu 1  0,6 1,6 at Câu 7 : Một vật có khối lượng ,0kg, đem cân trong nước thì còn lại ,kg tính khối lượng riêng caa vật đó. BÀI LÀM : Gọi P1 khi vâ ̣t ngoai không khi Gọi P2 khi vâ ̣t trong nướ P P  Fa 1  m g m g  dV 1  ,0.9,81  ,.9,81  1000.9,81.V  V 0,0 ,m3 Ma vật ́hìm hoan toan trong nướ V Vvat 0,0 ,m3 Khối lượng riêng ́ủa vật la  m ,0   000kg / m3 V 0,0 , Câu 8: Một chiếc nhẫn bằng hỗn hợp kim loại Au-Ni có khối lượng 3,6,g (1 ch̉ g) , đem cân lại trong dung dịch acid H SO4 (d=1,89g) thì được 3, , g. iiết khối lượng riêng caa vàng 19,3 g/cm3 và Niken 8,9 g/cm3. a/ Xác định khối lượng riêng caa chiếc nhẫn b/ Xác định thành phần Au-Ni trong chiếc nhẫn BÀI LÀM : Đổi đơn vị: a/ ρAu : 19,3g/cm3 = 19300 kg/m3 ρNi : 8,9 g/cm3 = 8900 kg/m3 ρH SO4 = 1890 kg/m3 Ta có : Pnhẫn = m.g = ρnhẫn.g.V = 3,6,.g - Lự́ nâng Arsimet : F = ρH SO4 .g.V Vậy : 3, ,.g = 3,6,.g – 1,89.g.V → V = 0. 64, cm3 → ρnhẫn.g.V = 3,6,.g => ρnhẫn = 14,16 g/cm3. b/ Gọi X la % ́ủa Au trong hỗn hợp kim loại Ta có: ρAu . X + ρNi .(100−X ) = 100 ρnhẫn → 19.3 X +8,9(100−X ) =14,16 100 → X = ,0,66 % Vậy % Au trong hh là ,0,66% , Ni là 49,33% Câu 10: Tính khối lượng riêng caa không khí khô ̉ nhiệt độ 00C, 300 C, ,00C và áp suất khí quyển 63,,, mmHg, so sánh khối lượng riêng caa ba trường hợp trên và nhận xét. BÀI LÀM : Không khi khô la khi lý tưởng Khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 00C là P PM  1. 9 1, 9,kg / m3 1 RT 0,08 . 63 Khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 300C là 1. 9 P PM  1,166kg / m3 RT 0,08 ( 63  30g) Khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 500C là 1. 9 P PM  1,094kg / m3 3 RT 0,08 ( 63  ,0g) Nhận xét: Nhiệt độ ́ang tăng khối lượng không khi ́ang giảm Câu 12: Khối lượng chất lỏng 1,0kg chứa đầy bình chứa có thể tích 100 lít, tính khối lượng riêng, trọng lượng riêng,thể tích riêng, t̉ trọng?. BÀI LÀM : 100 lít = 0,1 m3 Ta có : P = m.g = ρ.g.V ↔ 1,0 = ρ.0,1 → ρ = 1,00 kg/ m3 Trọng lượng riêng: γ = ρ.g = 1,00.10 = 1,000 N/m3 Thể tíh riêng : v = 1/ ρ = 6,66.10-4 m3/kg Tỉ trọng : d = ρ/ ρ(H Og) = 1,, Câu 13: Đồng hồ áp suất ch̉ : 1,4 at tính áp suất toàn phần ( tuyệt đối g) theo các đơn vị sau : N/m , mmHg, mH O, bar. BÀI LÀM : Áp suất toan phần la Ptd Pkq  Pdu 1  1, 4  ,4at  ,4.9,81.104  3,4400 N / m  ,4.63,,, 166,, mmHg  4mH O  ,3 3bar Câu 14: Đồng hồ áp suất ch̉ : 1,4 at tính áp suất toàn phần ( tuyệt đối g) theo các đơn vị sau : N/m , mmHg, mH O, bar. iiết áp suất khí quyển là 64,mmHg BÀI LÀM : Áp suất toan phần la: Pkq 64,mmHg 1.013at Ptd Pkq  Pdu 1,013  1,4  ,413at  ,413.9,81.104  3661,3N / m  ,413.63,,, 1664,661,mmHg  4,13mH O  ,3 3bar Câu 15: Đồng hồ chân không ch̉ : 600mmHg tính áp suất toàn phần ( tuyệt đối g) theo các đơn vị sau : N/m , mmHg, mH O, bar. BÀI LÀM : Pck = 600mmHg = 0,81,6 at Ptd = Pkq + Pdu = 1,013 – 0,81,6 = 0,1843 at = 13,,,, mmHg = 1,843mH O = 0,1843 bar Câu 16: Thể tích caa lưu chất là bao nhiêu nếu biết khối lượng và khối lượng riêng caa chúng lần lượt là tấn và 1 00kg/m3. BÀI LÀM : Ta ́ó : P = m.g = ρ.g.V ↔ 000 = 1 00.V → V = 1,6 m3 Câu 17: Một giếng sâu 0m(so với miệng giếngg), miệng giếng cách mặt nước là 6m. Tính áp suất dư, áp suất tuyệtđối dưới đáy giếng, biết áp suất khí quyển là 1at. BÀI LÀM : Áp suất dư la Pdu  gh 1000.9,81.  0  6  136340 N/ m Áp suất tuyệt đối la Ptd Pkq   gh 9,81.104  136340  3,440 N / m Câu 18: Cho hình vẽ Với : P= 1,6 at Po = 1 at Tính hp= ? BÀI LÀM : Xét hai điểm ngang nhau. Lấy điểm tại mặt phân ́á́h giữa hai ́hất lỏng P   gh Pkq   g  hp  h   P  Pkq  ghp  (1,6  1g).9,81.104 1000.9,81.hp  hp 6m Câu 19: Khối lượng riêng caa khí là bao nhiêu nếu biết áp suất khối khí là 9,81.104 Pa, nhiệt độ khối khí là 960C khối lượng phân tử caa khối khí là 8đvc. BÀI LÀM : Khối lượng riêng ́ủa khi la:  PM 1. 8  0,9 864kg / m3 RT 0,08 .(96  63g) Câu 20: iiết thể tích và khối lượng lưu chất là : m3 và 4 tấn. Tính trọng lượng riêng, t̉ trọng ? BÀI LÀM : Khối lượng riêng ́ủa ́hất lỏng la: m 4000    000kg / m3 V Trọng lượng riêng ́ủa ́hất lỏng la:   .g  000.9,81 196 0 N / m3 Tỷ trọng ́ủa ́hất lỏng la: d luuchat 000    nuoc 1000 Câu 21: Cho hình vẽ Với Po= 300 mmHg ( chân khôngg) Pi= 1, at ( tuyệt đốig) Tính : ha, hdư ? Po = 0,4068 at P0 0,,9 at PB   gh P0   gha 4 PB  P0   gh  1,  0,,9  .9,81.10  1000.9,81.h  ha   g 1000.9,81  ha 6,08  h PB   gh Pa   ghdu 4 PB  Pa   gh  1,  1 .9,81.10  1000.9,81.h  hdu   g 1000.9,81  hdu   h Ta có: Câu 22: Một ống thay tinh hình chữ U Lúc đầu đổ nước vào thì chiều cao hai mặt thoáng bằng nhau, sau đó nhánh bên phải được đổ xăng (d=0,68g) vào thì chiều cao lớp xăng nỗi lên mặt nước 18cm. Tính độ chênh lệch caa mặt thoáng BÀI LÀM : Gọi h la ́hiều ́ao ́ột xăng va h1 la ́hiều ́ao ́hênh lệ́h hai ́ột ́hất lỏng Pkq   nuoc g  h  H  Pkq   xang gh   nuoc  h  H   xang h  1000. 18.10  H  680.18.10  H 0,0396m Vậy độ chênh lệch caa hai mặt thoáng là 0,0396m Câu 23: Trên đường ống thẳng nghiêng 1 góc 30 0(đường kính 60x ,,mmg) bằng nhựa dùng để dẫn nước có đặt hai áp kế cách nhau 1 0cm đo được các giá trị áp suất lần lượt là P1=1,6 at P = 1,,at, hệ số ma sát trên đường ống là 0,03. Xét cả hai trường hợp nước chảy dưới lên và chảy trên xuống. BÀI LÀM : a. TH1: Nướ ́hảy lên ω1 , z1 , P1 = 1.7at (ở dươi) ω2 , z2 , P2 = 1.5at (ở trên) z1  P1 1 P   z    hms g g g g 4  1,6  1,, .9,81.10 1,4m P P  hms z1  z  1  1, sin 300  g 1000.9,81 hms  L 1,   1, 4 0,03. .   6,468m / s D g 0,0,, .9,81 Vậy vận tố́ trên đường ống la 6,478m/s TH2: Nướ ́hảy xuống ω2 , z2 , P2 = 1.7at ( ở trên) ω1 , z1 , P1 = 1.5at ( ở dươi) z  P  P    z1  1  1  hms g g g g 1,6  1,,  .9,81.104  P  P1 0  hms z  z1  1, sin 30   ,6 m g 1000.9,81 hms  L 1,   ,6 0,03. .   8,8 8m / s D g 0,0,, .9,81 Vậy vận tố́ trên đường ống la 8,828m/s b. TH1: Nướ ́hảy lên Lưu lượng nướ ́hảy trong ống la: 4Q 4.Q   6, 468   Q 0,01,4 m3 / s D  .0,0,, TH2: Nướ ́hảy xuống la Lưu lượng nướ ́hảy trong ống la: 4Q 4.Q   8,8 8   Q 0,0 1m3 / s D  .0,0,, Câu 24: Một dòng nước chảy trong ống có đường kính ∅140x mm. iên trong đường ống có gắn một thiết bị tiết lưu ống Ventury để đo lưu lượng dòng nước. Người ta dùng áp kế đo áp suất chỗ co hẹp ( kim áp kế ch̉ 30cmHgg). iiết đường kính lỗ màng chắn là 60mm. Hệ số hiệu ch̉ nh lưu lượng caa màng chắn là 0,9,. Hãy xác định hằng số K và lưu lượng nước chuyển động trong ống ( lít/phútg). BÀI LÀM : Ta có : Dống = 136mm = 0,136 m dmàng = 60mm = 0,06 m P= 30cmHg = 300 mmHg = 0,406 at Cm = 0,9, Công thức tính hằng số K là: 2 K= πd √ √2 d 4 ρ[1− ] D ( ) 2 = π . 0,06 . √ 2 √ 0,06 4 1000 [1− ] 0,136 ( ) = ,,1,6.10-4 Lưu lượng nước chuyển động trong ống : Q = Cm.K.√ ∆ P = 0,9,x ,,1,6.10−4 . √ 0,407.9,81 .10 4 = 0,098 (m3/sg) = ,880 ( lít / phút g) Câu 25: Một quạt ly tâm dùng để hút không khí ̉ áp suất thường và nhiệt độ 30 oC. Trên đường ống có lắp 1 bô dụng cụ đo là ống Pitto đo được áp suất toàn phần 4,mbar và áp suất tĩnh 4 mbar, với tổng chiều dài đường ống 40m đường kính ống  00x,mm, với hệ số ma sát 0,03, tổng tr̉ hệ số lực cục bộ 4. a/Tính lưu lượng không khí đi trong ống b/ Tính tổng tr̉ lực trong ống dẫn. BÀI LÀM : a/ Pd Ptp  Pt 4,  4 3mbar 0,03mH O Pd     0,03    0,666 m / s g .9,81 Lưu lượng không khi trong ống la: Q  f .  D 0,19 .  .0,666 0,0 4 4 m3 / s b/ hms  L 40 0,666 0,03. . 0,189m D g 0,19 .9,81 hcb   0,666 4. 0,1 m g .9,81 Tổng trở lự́ trong ống la: h f hms  hcb 0,189  0,1 0,309m Câu 26: Trên đường ống thẳng đặt nằm ngang có đường kính  6x3mm, có đặt áp kế cách nhau 1m đo được áp suất lần lượt P1= 1, mH O, P = 0,6 mH O. Lưu lượng nước chảy trong ống là 6lít/phút. a/ tính vâ ̣n tốc dòng chảy b/ tính hê ̣ số ma sát  BÀI LÀM : a/ Q 6lit / phut 10 4 m3 / s Vận tố́ dòng ́hảy la: 4Q 4.10  4   0, 89m / s  D  .0,0 1 b. 1 4 P  1,  0,6  .10 .9,81.10 hms   0,6m g 1000.9,81 hms  L 1 0, 89  0,6  . .   3 D g 0,0 1 .9,81 Vậy hệ số ma sát la  3 Câu 27:Trên đường ống thẳng đặt thẳng đứng có đường kính  6x3mm, có đặt áp kế cách nhau 1m đo được áp suất lần lượt P1= 1, mH O, P = 0,6 mH O. Lưu lượng chảy trong ống là 6lít/phút. Xét cả hai trường hợp nước chảy dưới lên và chảy trên xuống. a/ tính vâ ̣n tốc dòng chảy b/ tính hê ̣ số ma sát  BÀI LÀM : a/ TH1: Nướ ́hảy lên z1  P1 1 P   z    hms g g g g P  P1   1  g g 1,  0,6 .9,81.104  hms  1  10  0,4m 1000.9,81  hms  z  z1  Vậy nướ không thể ́hảy từ dươi lên TH2: Nướ ́hảy xuống z1  P1 1 P   z    hms g g g g P  P1   1  g g 1,  0,6 .9,81.10 4  hms 1  10 1,6m 1000.9,81  hms  z  z1  Vận tố́ dòng ́hảy la Q 6lit / phut 10 4 m3 / s 4Q 4.10  4   0, 89m / s  D  .0,0 1 b/ TH2: Nướ ́hảy xuống Hệ số ma sát la hms  L 1 0. 89  1,6 . .   8 D g 0,0 1 .9,81 Câu 28: Trên hệ thống đường ống dẫn nước có đường kính ∅ 6x3mm và hệ số ma sát bằng 0,03 một lưu lượng kế đo được 30 lít/phút. Ở hai đầu khớp nối (co 90og) đặt áp suất lần lượt P1= 30mmHg, P = 0mmHg. a/ Tính hệ số tr̉ lực cục bộ caa khớp nối. b/ Tinh chiều dài tương đương caa khớp nối. BÀI LÀM : D = 1mm = 0.0 1m Hệ số ma sát : 0,03 Q = 30 lít/ phút = ,.10−4 m3/s P1= 30mmHg = 0,04at , P = 0mmHg = 0,0 6 at a/ Vận tốc dòng chất lõng trong ống : ω= 4Q 4. 5.10−4 = =1,443 m/s π D2 π . 0,0212 Tr̉ lực do ma sát chất lỏng lên thành ống là : Hm = ∆P ρ.g = . ω2 2g ↔ ( 0,04−0,0272 ) . 9,81. 104 1,4432 =. 1000.9,81 2.9,81 Vậy : ¿ 1,2 b/ Chiều dài tương đương caa khớp nối : áp kế đo được ¿. L' L' ↔ 1, = 0.03. → L’ = 0,84 m D 0.021 Câu 29: p kế trên ống đẩy từ bơm ra ch̉ 3,8 atm và bơm được 1 m3 nước trong một phút. Chân không kế trên ống hút vào bơm ch̉ ,1 cmHg, khoảng cách giữa chân không kế và áp kế 410 mm. Đường kính ống hút 3,0mm, caa ống đẩy 300mm. Xác định cột áp caa bơm sinh ra. BÀI LÀM : Q 1 m3 / ph 0, m3 / s   1  4Q 4.0,   ,8 9m / s  D  .0,3 4Q 4.0,   ,069m / s  D1  .0,3, p dụng phương trình iernulli, ta có: z1  P1 1 P    H z    h f g g g g  H z  z1  P  P1   1   h f g g  3,8   1  4 1   1    0,9668   63,,,   .9,81.10 ,8 9  ,069     0,41    40,1,m 1000.9,81 .9,81 Vậy ́ột áp ́ủa bơm sinh ra la 40,15m Câu 30: Một bơm ly tâm dùng bơm nước. Có áp kế trên đường ống đẩy ch̉ ,8at. Chân không kế trên đường ống hút ch̉ 10mm Hg khoảng cách giữa chân không kế với áp kế là 1, m. Đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy là 1,0mm, lưu lượng bơm nước là 4m3/phút.Cho nước có khối lượng riêng là 1000 kg/m3 . Xác định A. p suất toàn phần do bơm tạo ra? i.Công suất lý thuyết caa bơm tạo ? C.Vận tốc dòng chảy trong đường ống hút và ống đẩy? BÀI LÀM : p dụng phương trình iernulli, ta có: zh  Ph h P    H  zd  d  d g g g g Pd  Ph d  h  g g Dh Dd 1,0mm  H  z d  zh   ,8   10   4 1   1    0,9668   63,,,   .9,81.10 P  Ph      H  z d  zh  d 1,   3 ,1m g 1000.9,81 Vậ y áp suất toan phần do bơm tạo ra la 32,1m b. Q 4m3 / ph 0,0666 m3 / s Công suất lý thuyết ́ủa bơm tạo ra la N ́.  gQH 1000.9,81.3 ,1.0,0666   1kW 1000 1000 Do đường kinh ống hút va ống đẩy bằng nhau nên vận tố́ như nhau Vận tố́ dòng ́hảy trong đường ống hút va ống đẩy la  4Q 4.0,0666  3,6644m / s D  .0,1, Câu 31: Người ta dùng bơm ly tâm để bơm nước với năng suất là 1,m 3/h từ một bể chứa dưới đất (áp suất thườngg) lên một bể chứa trên sân thượng tầng 9 (bể h̉, thông khí trờig). iể chứa trên sân thượng cao hơn bể chứa dưới mặt đất là 30m. Ống hút có chiều dài là m và đường kính có ký hiệu Ф49x mm. Ống đẩy có chiều dài là 40m và cùng đường kính với ống hút. iiết hệ số ma sát caa ống hút và ống đẩy giống nhau và bằng 0,03. Tổng hệ số tr̉ lực cục bộ caa ống hút và ống đẩy là 1 . Hiệu suất tổng quát caa bơm là 6,%. Hãy xác định: a. Cột áp toàn phần caa bơm (mH Og) b. Công suất caa bơm (Hpg) BÀI LÀM : a. Q 4,1666.10 3 m3 / s D 0,04,m 4Q 4.4,1666.10 3 v   ,6 m / s D  .0,04, zh  Ph h P    H  zd  d  d g g g g  H  z d  zh  Áp dụng phương trình Bernulli, ta ́ó: Vậy ́ột áp toan phần ́ủa bơm la 30m  H 30m Pd  Ph d  h  g g