食品工程原理复习题
单元操作的应用及特点？
1、若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。
2、均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，不改变其化学性质。
3、同一食品生产过程中可能会饱含多个相同的的单元操作。
4、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以通用。
单元操作按其理论基础可分为下列三类：
（1）流体流动过程
（2）传热过程
（3）传质过程
三传理论
1、动量传递(momentum transfer)：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，到可以用动量传递的理论去研究。
2、热量传递(heat transfer): 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。凡是遵循传热基本规律的单元操作，到可以用热量传递的理论去研究。
3、质量传递(mass transfer):两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质基本规律的单元操作，到可以用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系
“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础。
国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具有专门名称的导出单位构成的。
物料衡算的步骤：
（1）根据题意画出各物流的流程示意图，物料的流向用箭头表示，并标上已知数据与待求量。
（2）规定衡算基准，一般选用单位进料量或排料量、时间及设备的单位体积等作为计算的基准。在较复杂的流程示意图上应圈出衡算的范围，列出衡算式，求解未知量。
平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。
颗粒大小和搅拌对溶解速率有影响：原因：由大块改为许多小快，能使固体食盐与溶液的接触面积增大；由不搅拌改为搅拌，能使溶液质点对流。其结果能减小溶解过程的阻力
过程的传递速率与推动力成正比，与阻力成反比
流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体，流体是气体与液体的总称。
质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备
尺寸、远大于分子自由程。
工程意义：利用连续的数学工具，从宏观研究函数流体。
流体的特征：具有流动性；
无固定形状，随容器形状而变化；
受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。
可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体。
质量力：万有引力、达朗贝尔力
表面力：压力、剪力
压力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。
压力的特性：
流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；
任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；
作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。
压力的单位:
帕斯卡, Pa, N/m2 (法定单位);
标准大气压, atm;
某流体在柱高度;
bar （巴）或kgf/cm2等。
表压＝绝对压力－大气压力 真空度＝大气压力－绝对压力
粘性：流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性
运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，体现了流体粘性的大小。
牛顿粘性定律：y u ??=μ
τ
指示液的选取：
指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；
其密度要大于被测流体密度。
应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。
质量流速 ：
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
稳定流动：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：
f
x
p
T=
)
y
u
,
(
,
,
,z
不稳定流动：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：
x
y
f
u
p
z
T=
,
)
,
,
,
(
,θ
位能：流体受重力作用在不同高度所具有的能量。1kg的流体所具有的位能为zg（J/kg）。
理想流体是指流动中没有摩擦阻力的流体。
利用柏努利方程与连续性方程，可以确定：
管内流体的流量；
输送设备的功率；
管路中流体的压力；
容器间的相对位置等。
位能基准面的选取：必须与地面平行；
宜于选取两截面中位置较低的截面；
若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选过管中心线的
水平面。
截面的选取：与流体的流动方向相垂直；
两截面间流体应是定态连续流动；
截面宜选在已知量多、计算方便处。
层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；
湍流（或紊流）：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。
Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系，标志着流体流动的湍动程度。
流动边界层：存在着较大速度梯度的流体层区域，即流速降为主体流速的99％以内的区域。边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。
边界层区（边界层内）：沿板面法向的速度梯度很大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可以忽略，可视为理想流体。
边界层分离的必要条件：流体具有粘性；流动过程中存在逆压梯度
边界层分离的后果：产生大量旋涡；造成较大的能量损失。
直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；
局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。
减少流动阻力的途径：
管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯；
尽量不安装不必要的管件和阀门等；
管径适当大些。
设计型计算步骤：
设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径及供液点提供的位能z1(或静压能p1)。
给定条件：（1）供液与需液点的距离，即管长l；
（2）管道材料与管件的配置，即ε及；
（3）需液点的位置z2及压力p2；
（4）输送机械W e。
选择适宜流速----------确定经济管径
安装及优缺点：（1）安装在稳定流段，上游l>10d，下游l>5d；
（2）结构简单，制造与安装方便；
（3）能量损失较大。
泵的分类，按工作原理分：叶片式泵往复泵旋转式泵
按用途分：清水泵油泵耐腐蚀泵杂质泵
离心泵的选用：（1）根据液体的性质确定类型
（2）确定管路流量和所需外加压头。
Q←生产任务，H ←管路的特性方程。
（3）根据所需Q和H确定泵的型号
①查性能表或曲线，要求泵的H和Q与管路所需相适应。
②若需Q有变，以最大Q为准，H应以最大Q值查找。
③若泵的H和Q与管路所需不符，在邻型号中找H和Q都稍大一点的。
④若几个型号都行，应选在操作条件下η最高者
⑤若液体性质与清水相差大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足
要求。
⑥为保险，所选泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。
离心泵的安装与操作
安装：①安装高度应小于允许安装高度
②尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；调节阀应装于出口管路。
操作：①启动前应灌泵，并排气。
②应在出口阀关闭的情况下启动泵
③停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮
④经常检查轴封情况
往复泵的操作要点和流量调节
（1）适用场合与流体(Q不太大，H较高，非腐蚀和悬浮物)
（2）安装高度有一定的限制
（3）有自吸作用，启动前无需要灌泵
（4）一般不设出口阀，有也必须打开启动
（5）往复泵的流量调节方法：①用旁路阀调节流量②改变曲柄转速
气体输送机械在工业生产中的应用：
①气体输送压力不高，但量大，动力消耗大
②产生高压气体：终到设备压力高
③生产真空：上游设备负压操作
气体输送机械的一般特点
①动力消耗大
②设备体积庞大
③特殊性——气体的可压缩性
离心式通风机的结构特点
①叶轮直径较大——适应大风量
②叶片数较多
③叶片有平直、前弯、后弯
不求高效率时——前弯
④机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为为矩形
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：热传导对流辐射
强制对流：因泵（或风机）或搅拌等外力所导致的对流称为强制对流。
自然对流：由于流体各处的温度不同而引起的密度差异，致使流体产生相对位移，这种对流称为自然对流。
因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。
温度场：空间中各点在某一瞬间的温度分布，称为温度场。
传热速率（热流量）：单位时间通过传热面积的热量。用Q表示，单位W (J/s)。
热通量（热流密度）：单位时间通过单位传热面积的热量q ，单位W/m2
单位时间内传导的热量与温度梯度及垂直于热流方向的截面积成正比
某冷库外壁内、外层砖壁厚均为12cm，中间夹层厚10cm，填以绝缘材料。砖墙的热导率为0.70w/m·k，绝缘材料的热导率为0.04w/m·k，墙外表面温度为10℃，内表面为-5℃，试计算进入冷库的热流密度及绝缘材料与砖墙的两接触面上的温度。
解：根据题意，已知t1=10℃，t4=-5℃，b1=b3=0.12m，b2=0.10m，λ1= λ3= 0.70w/m·k，λ2= 0.04w/m·k。
按热流密度公式计算q ：
23
3221141/27.570.012
.004.010
.070.012
.0)5(10)(m w b b b t t A Q
q =++--=++-=
=λλλ 按温度差分配计算t2、t3
1.970.01
2.027.5101
112=?-=-=λb q t t ℃ 1.4)5(70.012.027.54333-=-+?=+=t b q t λ℃
求保温层的临界直径：
假设保温层内表面温度为t1，环境温度为tf ，保温层的内、外半径分别为r1和r0，保温层
的导热系数为λ，保温层外壁与空气之间的对流传热系数为α。
解：热损失为：
απλπL r r r L t t R R t t Q f f
010
121121ln 21
+-=+-=
分析：当r1不变、r0增大时，热阻R1增大，R2减小，因此有可能使总热阻（R1+R2）下
降，导致热损失增大。上式对r0求导，可求出当Q 最大时的临界半径，即
0]1)/ln([)11)(
(22012010=+---=
α
λαλπr r r r r t t L dr dQ o o
f
解得 r0=λ/α
所以，临界半径为 rc=λ/α 或 dc=2λ/α
在一φ60×3.5mm 的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系
数λ=0.07W/m·℃，外层为20mm 的石棉层，其平均导热系数λ=0.15W/m·℃。现用热电偶
测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/m·℃。试求每
米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
解：每米管长的热损失
343232121
41ln 1ln 1ln 1
)
(2r r r r r r t t L Q
λλλπ++-=
式中: r1=0.053/2=0.0265m r2=0.0265+0.0035=0.03m
r3=0.03+0.04=0.07m r4=0.07+0.02=0.09m
m
w L Q
/4.19107.009
.0ln 15.01
03.007
.0ln 07.01
0265.003
.0ln 451
)
80500(14.32=++-??=
保温层界面温度t3
232121
31ln 1ln 1
)
(2r r r r t t L Q
λλπ+-= 03.007
.0ln 07.01
0265.003
.0ln 451
)
500(14.324.1913+-??=t
解得 t3=131.2℃
对流传热：是在流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移动进行热量传
递的，与流体的流动情况密切相关。
影响对流传热系数的主要因素：
1 流体的状态：液体、气体、蒸汽及在传热过程中是否有相变。有相
变时对流传热系数比无相变化时大的多；
2 流体的物理性质：影响较大的物性如密度р、比热c p 、导热系数
λ、粘度μ等；
3 流体的运动状况：层流、过渡流或湍流；
4 流体对流的状况：自然对流，强制对流；
5 传热表面的形状、位置及大小：如管、板、管束、管径、管
长、管子排列方式、垂直放置或水平放置等。
常压下，空气以15m/s 的流速在长为4m ，φ60×3.5mm 的钢管中流动，温度由150℃升到
250℃。试求管壁对空气的对流传热系数。
解：此题为空气在圆形直管内作强制对流
定性温度 t=（150+250）/2=200℃
查200℃时空气的物性数据（附录）如下
Cp=1.026×103J/kg. ℃ λ=0.03928W/m. ℃
μ=26.0×10-6N.s/m2 ρ=0.746kg/m3
Pr=0.68
特性尺寸 d=0.060-2×0.0035=0.053m
l/d=4/0.053=75.5>50
Re=du ρ/μ=(0.053×15 ×0.746)/(0.6 ×10-5)
=2.28 ×104> 104(湍流)
Pr=cp μ/λ=(1.026 ×103 ×26.0 × 10-5)/0.03928=0.68
本题中空气被加热,k=0.4代入
Nu=0.023Re0.8Pr0.4
=0.023×(22800)0.8×(0.68)0.4
=60.4
8.444.60053
.003928.0=?==Nu d λαW/m2· ℃
例：一套管换热器，套管为φ89×3.5mm 钢管，内管为φ25×2.5mm 钢管。环隙中为p=100kPa
的饱和水蒸气冷凝，冷却水在内管中渡过，进口温度为15℃，出口为85℃。冷却水流速为
0.4m/s ，试求管壁对水的对流传热系数。
解：此题为水在圆形直管内流动
定性温度 t=（15+35）/2=25℃
查25℃时水的物性数据（见附录）如下 ：
Cp=4.179×103J/kg· ℃ λ=0.608W/m· ℃
μ=90.27×10-3N·s/m2 ρ=997kg/m3
Re=du ρ/μ=(0.02×0.4 ×997)/(90.27 ×10-5）=8836
Re 在2300~10000之间，为过渡流区
Pr=cp μ/λ=(4.179 ×103 ×90.27 × 10-5)/60.8 × 10-2 =6.2
a 可按式 Nu=0.023Re0.8Prn 进行计算，水被加热，n=0.4。
校正系数f
9524.088361061Re 10
618.158.15=?-=?-=f
对流传热系数
k
m w f c u d d p i i ?=????=?=24.08.04.08.0/19789524.0)2.6()8836(02
.0608
.0023.0)()(023
.0λμμρλα
蒸汽冷凝有膜状冷凝和滴状冷凝两种方式。
膜状冷凝：由于冷凝液能润湿壁面，因而能形成一层完整的膜。在整个冷凝过程中，冷凝液
膜是其主要热阻。 滴状冷凝：若冷凝液不能润湿避免，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，
并沿壁面落下，此中冷凝称为滴状冷凝。在实际生产过程中，多为膜状冷凝过程。
蒸汽冷凝时的传热推动力是蒸汽的饱和温度与壁面温度之差。
工业上沸腾的方法有两种：管内沸腾 大溶积沸腾（池内沸腾）
根据传热温差的变化，可将液体沸腾传热过程分为以下四个阶段：自然对流阶段 泡核沸
腾阶段 膜状沸腾阶段 稳定腊状沸腾阶段
热辐射能 物质受热激发起原子的复杂运动，进而向外以电磁波的形式发射并传播的能
量。
食品热 加工分直接加热和间接加热。
一列管式换热器，由?25×2.5mm 的钢管组成。管内为CO2，流量为6000kg/h ，由55℃冷
却到30℃。管外为冷却水，流量为2700kg/h ，进口温度为20℃。CO2与冷却水呈逆流流动。
已知水侧的对流传热系数为3000W/m2·K ，CO2 侧的对流传热系数为40 W/m2·K 。试求总
传热系数K ，分别用内表面积A1，外表面积A2表示。
解：查钢的导热系数λ=45W/m·K
取CO2侧污垢热阻Ra1=0.53×10-3m2·K/W
取水侧污垢热阻Ra2=0.21×10-3m2·K/W
以内、外表面计时，内、外表面分别用下标1、2表示。
k
m w R R d d d d b K m ?=++?+?+=++++=22121211
1/5.3800021.000053.0025.002.0300010225.002.045
0025
.0401
111
1αααλα k
m w R R d d b d d K m ?=+++?+?=++++=221221
2
12/3.3100021.000053.0300010225.0025.0450025.002
.0025
.0401
1111αααλα 生产上换热器内流体流动方向大致可分为下列四种情况：并流 逆流 错流 折流
例 现用一列管式换热器加热原油，原油在管外流动，进口温度为100℃,出口温度为160℃；
某反应物在管内流动，进口温度为250℃，出口温度为180℃。试分别计算并流与逆流时的
平均温度差。
解：并流℃ 65160180100250ln )160180()100250(ln 21
2
1=-----=???-?=?t t t t t m
逆流
7.84100180160250ln )100180()160250(ln 21
2
1=-----=???-?=?t t t t t m
逆流操作时，因Δt2/ Δt1< 2，则可用算术平均值
85280
90221=+=?+?=?t t t m
例 在一由?25×2.5mm 钢管构成的废热锅炉中，管内通入高温气体，进口500℃,出口400℃。管外为p=981kN/m2压力（绝压）的水沸腾。已知高温气体对流传热系数a1=250W/ m2·℃，水沸腾的对流传热系数a2=10000 W/ m2·℃。忽略管壁、污垢热阻。试求管内壁平均温度Tw 及管外壁平均tw 。
解：(a) 总传热系数
以管子内表面积S1为基准
k
m w d d d d b K m
?=?+?+=++=2212111/2422520
100001
5.2220
450025
.02501
1
111αλα (b) 平均温度差 在p=981 kN/m2，水的饱和温度为179℃
2712)179400()179500(=-+-=?m t
(c)计算单位面积传热量
Q/S1=K1Δtm =242×271=65580W/ m2
(d)管壁温度
T----热流体的平均温度，取进、出口温度的平均值
T=(500+400)/2=450 ℃
管内壁温度
188250655804501
1=-=-=S Q T T w α 管外壁温度m w w S Q b T t λ-
= 2
1111/582905.222065580m w d d S Q S S S Q S Q
m m m =?=== 8.18458290450025.0188=?-=w t ℃
强化传热的目的：以最小的传热设备获得最大的生产能力。
强化传热的途径：
1、加大传热面积 加大传热面积可以增大传热量，但设备增大，投资和维费也随之增加。可采用翅片或螺旋翅片管代替普通金属管。
2、增加平均温度差 在理论上可采取提高加热介质温度或降低冷却介质温度的办法，但
受客观条件（蒸汽压强、气温、水温）和工艺条件（热敏性、冰点）的限制。提高蒸汽压强，设备造价会随之提高。在一定气源压强下，可以采取降低管道阻力的方法来提高加热蒸汽的压强。在一定条件下也可采用逆流代替并流。
3、减少传热阻力 （1）减少壁厚或使用热导率较高的材料；（2）防止污垢形成或经常清除污垢；（3）加大流速，提高湍动程度，减少层流内层的厚度均有利于提高对流传热系数。 换热器的分类，按传热方式分：间壁式、混合式
为防止壳体和管束受热膨胀不同导致的设备变形、管子扭弯或松脱，常采用热补偿的方法，主要有以下几种： 浮头补偿：换热器两端管板之一不固定在外壳上（此端称为浮头），当管子受热或受冷时，连同浮头一起自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。 补偿圈补偿：在外壳上焊上一个补偿圈。当外壳和管子热胀冷缩时，补偿圈发生弹性形变，达到补偿的目的。
U 形管补偿：将管子两端都固定在同一管板上，每根管子可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。
优点：容易制造、生产成本低，适应性强，尤其适于高压流
体，维修清洗方便。
缺点：结合面较多，易泄漏。
板式换热器是以板壁为换热壁的换热器，常见的有平板式、螺旋板式、旋转刮板式以及夹套式换热器。
优点：
总传热系数高，污垢热阻亦较小；
结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大；
操作灵活性大，可以根据需要调节板片数目以增减传热面积或以调节流道的办法，适应
冷、热流体流量和温度变化的要求；
加工制造容易、检修清洗方便、热损失小。
缺点：
允许操作压力较低，最高不超过1961kPa ，否则容易渗漏；
操作温度不能太高，因受垫片耐热性能的限制；
处理量不大，因板间距小，流道截面较小，流速亦不能过大。
蒸汽管道的外径为壁面220 mm ,其上覆盖一层厚为200 mm 的保温层。蒸汽管外表面温度为177℃ ，保温层外表面温度为40 ℃，保温材料 λ = 0.52 + 9×10-4 t (w/m·℃) 。求 每米管长之热损失。 解：dr dt rL Q λ
π2-= dr dt r L Q λπ2-= 分离变量积分
dt t r dr L Q
??-?+-=401774310110)10952.0(2π
带有搅拌器的牛奶加热槽内有20°C 的牛奶200㎏，槽内有传热面积0.5m2的蛇管。现以120°C 的蒸汽通入蛇管进行加热。求：牛奶的升温规律（ 即 T = f(t) ）。
已知：K = 460 W/m2·oC ，Cp = 3.85kj/kg·oC 。
解：此问题为搅拌槽内以衡温工质加热的情形，由
t GCp KA h h e T T T
T -=--=0?
将 Th=120 oC T0 = 20 oC ，K = 460 W/m2·oC ，A = 0.5 m2，Cp= 3.85kj/kg·oC 等代入上式，得：
e e t t T T T T GCp KA
h h 0003.00100120)(---=--=
分散相： 分散物质。在非均相物系中，处于分散状态的物质。 连续相： 分散介质。包围着分散物质而处于连续状态的流体。
机械分离大致分为沉降和过滤两种操作。
过滤的操作基本方式有两种：滤饼过滤和深层过滤。
过滤介质应具有如下性质：
1）多孔性，液体流过的阻力小；
2）有足够的强度；
3）耐腐蚀性和耐热性；
4）孔道大小适当，能发生架桥现象。
不可压缩滤饼：若颗粒由不易变形的坚硬固体组成，则当压强差增大时，滤饼的结构不发生明显变化，单位厚度滤饼的流动阻力可视作恒定，这类滤饼称为不可压缩滤饼。 可压缩滤饼：若滤饼为胶体物质时，当压强差增大时，滤饼则被压紧，使单位厚度滤饼的流动阻力增大，此类滤饼称为可压缩滤饼。
助滤剂：对于可压缩滤饼，为了使过滤顺利进行，可以将质地坚硬而能形成疏松滤饼的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂于过滤介质上，以形成疏松饼层，使得滤液畅流，该种颗粒状物质就称为助滤剂。
助滤剂的基本要求：
1）、能形成多孔饼层的刚性颗粒，使滤饼有良好的渗透性及较低的流体阻力。
[][])/(2.513ln 7.531210952.02ln 3101101774024310110m w r L Q t t r L
Q ==???????+=-π
2）、具有化学稳定性。
3）、在操作压强范围内具有不可压缩性。
空隙率：单位体积床层中的空隙体积称为空隙率。
比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面积。
过滤操作在恒定压强下进行时称为恒压过滤。
特点：滤饼不断变厚；
阻力逐渐增加；
推动力Δp 恒定；
过滤速率逐渐变小。
过滤设备，按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤
往复活塞推渣离心机工作原理：在离心力作用下液体沿加料斗的锥形面流动，均匀地沿圆周分散到滤筐的过滤段。滤液透过滤网而形成滤渣层。活塞推渣器与加料斗一齐作往复运动，将滤渣间断地沿着滤筐内表面向排渣口排出。排渣器的往复运动是先向前推，马上后退，经过一段时间形成一定厚度的滤渣层后，再次向前推，如此重复进行推渣。
特点：分离因数约为300～700，其生产能力大，适用于分离固体颗粒浓度较浓、粒径较大（0.1~5mm ）的悬浮液，在生产中得到广泛应用。
沉降速度（terminal velocity ） ：也称为终端速度，匀速阶段颗粒相对于流体的运动速度。
例：计算直径为95μm ，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20 ℃的空气和水中的自由沉降速度。
解：在20 ℃的水中： 20 ℃水的密度为998.2kg/m3，粘度为1.005×10-3 Pa ?s
先设为层流区
s m u g d t p p /10797.9310005.11881.9)2.9983000()1098(18)(362-???-??-?===--μρρ
计算Re ，核算流型：
19244.0Re 33610005.12.99810
797.91095<===---?????μρu d p
假设正确，计算有效。
絮凝剂（coagulant ）：凡能促进溶胶中微粒絮凝的物质。 常用絮凝剂：明矾、三氧化铝、绿矾（硫酸亚铁）、三氯化铁等。
温度为20℃，压力为0.101Mpa ，流量为2.5m3/s 的含尘空气，用标准旋风分离器除尘。粉尘密度为2500kg/m3，试计算临界粒径。选择合适的旋风分离器，使之能100%的分离出6.5μm 以上的粉尘。并计算压损。
解： 20℃，0.101Mpa 时空气的：
ρ=1.21kg/m3，μ=1.81×10-5Pa ?s
1、确定进口气速：ui =20m/s (15-20m/s)
2、计算D 和b ：流量 V=Aui=Bhu B=D/5,h=3D/5
2.5=(D/5)×(3D/5)×20
D=1.041m 取 D=1100 mm
此时 s m u hB V i /2.17)5/1.13()5/1.1(5.2===??
550,160,220,1200,1100121======D h B H D H
3、 求dpc
m u N B d i p pc μρρπμ3.73)(32.172500514.322.01081.15==-=?????-
4、求?p
3.8302
12
1=+=H H D D Bh
ζ kPa u p i 49.121.13.82/22.1722
=??==?ζρ 5、 求D ，使dpc=6.5 μm
m u N B d B i p pc μρρπμ5.63)(32.172500514.31081.15==-=?????-
B=0.175，D=5B ，h=3D/5=3B=0.525，取ui =17m/s
17525.0175.05
.2??=x
x =1.6，取x =2
D=5B=0.875，取D=800mm
6、 校核
由 V=bhu ，b=D/5，h=3D/5，得
)/20~15(/25.16)5/8.03()5/8.0(2/5.2s m s m u hB V i ===??
所以，所选分离器适用。
液流中的颗粒受离心力作用，沉降到器壁，并随液流下降到锥形底的出口，成为较稠的悬浮液而排出，称为底流。
澄清的液体或含有较小较轻颗粒的液体，则形成向上的内旋流，经上部中心管从顶部溢流管排出，称为溢流。
水中含有极少量细小颗粒的悬浮液，想用管式高速离心机分离，使其中1μm 以上的颗粒全部除去。试求最大的悬浮液进料量为多少。离心机转鼓尺寸为：r1=5cm 、r2=8cm ，h=60cm 。转鼓的转数为12000rpm 。悬浮液温度为20℃，颗粒的密度为23000kg/m3。
解：查得水在20℃时的 μ=10-3Pa·s ，ρ=1000kg/m3，
转鼓的旋转角速度 ω=2πN/60=2π(12000)/60=1257rad/s
重力沉降速度 ut=gdp2(ρp-ρ)/18μ
=9.81(10-6)2(2300-1000)/(18×10-3)
=7.09×10-7m/s
悬浮液的进料量为
h m s m r r r r g u h V t s /44.6/1079.105.008.0ln 05.008.081
.9)10
09.7()1257)(6.0(ln
3
33227
21221222=?=-??=-?
=--πωπ
螺旋式离心机
工作原理：转鼓内有可旋转的螺旋输送器，其转数比转鼓的转数稍低。悬浮液通过螺旋输送器的空心轴进入机内中部。沉积在转鼓壁面渣，被螺旋输送器沿斜面向上推到排出口而排出。澄清液从转鼓另一端溢流出去。
用途：用于分离固体颗粒含量较多的悬浮液，其生产能力较大。也可以在高温、高压下操作，例如催化剂回收。
物质在单相中的传递靠扩散，发生在流体中的扩散有分子扩散和涡流扩散两种。 分子扩散：依靠分子的无规则热运动，主要发生在静止或
层流流体中。 涡流扩散：依靠流体质点的湍动和旋涡而传递物质，主要
发生在湍流流体中。
物质在湍流的流体中传质，主要凭藉湍流流体质点的湍动和旋涡引起流体各部分之间的剧烈混合，在有浓度差存在的条件下，物质朝着浓度降低的方向进行传递，这种现象称为涡流扩散
对流传质是指发生在运动着的流体与相截面之间的传质过程。在实际生产中，传质操作多发生在流体湍流的情况下，此时的对流传质是湍流主体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散两种传质作用的总和。
吸收是气体混合物与作为吸收剂的液体接触，使气体中的某一或某些组分溶于液体的操作。吸收是分离气体混合物的重要单元操作之一。
吸收操作的类型，按吸收过程是否发生化学反应分类：物理吸收、化学吸收
按吸收过程中体系的温度变化分类：等温吸收、非等温吸收 按被吸收组分的数目分类：单组分吸收、多组分吸收
使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发
单效蒸发：将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。 多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。
蒸发过程中引起温度差损失的原因有：
1）因溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失
2）因加热管内液柱静压强而引起的温度差损失
3）因管路流体阻力而引起的温度差损失
。
有一传热面积为30m2的单效蒸发器，将35℃，浓度为20%（质量）的NaOH 溶液浓缩至50%（质量）。已知加热用饱和水蒸气的压力为294kN/m2（绝压），蒸发室内压力为19.6 kN/m2（绝压），溶液的沸点为100℃，又蒸发器的总传热系数为1000W/m2?k,热损失可取为传热量的3%，试计算加热蒸气消耗量D 和料液处理量F 。
解：根据加热蒸气压力和二次蒸气压力，由蒸气表查得：
294 kN/m2（绝压）时：蒸气焓H =2728kJ/kg
冷凝水的焓hw =556.5kJ/kg
汽化热r =2171.5kJ/kg
温度T =132.9℃
19.6 kN/m2（绝压）时：
蒸气的焓H*=2605kJ/kg
饱和温度T ′=59.7℃
二次蒸气的焓 H ′=2605+1.88×(100-59.7)=2681kJ/kg,
(1.88为水蒸气的比热,kJ/kg·k)
(1) 加热蒸气消耗量D
r Q h H Q
D w =-=
由传热速率方程得：
Q=KA(T-t)=1000×30×(132.9-100)=9.87×105w/m2·℃
h kg s kg D /1640/455.05.55627281000
/1087.95==-?=
(2) 料液流量F
DH+Fh0=WH ′+(F-W)h1+Dhw+QL
式中是D 、H 、H ′、hw 已知量，根据料液、完成液的温度和浓度查图得，原料液的焓h0=120kJ/kg ，完成液的焓h1=540kJ/kg 又QL =0.03Q=0.03×9.87×105=29.6kw
代入已知数据
0.445×2728+120F=2681W+540(F-W)+0.455×556.5+29.6
整理后，得
420F +2141W =958.4
)1(10
x x F W -= 得 F =0.56kg/s W =0.34kg/s
(3) 不考虑溶液的浓缩热时，求料液流量。
已知溶质的比热CB =2.01kJ/kg·k
D(H-cpwT)=WH ′+(F-W)cp1t1-Fcp0to+QL
Cp0=4.187×(1-0.2)+2.01×0.2=3.75kJ/kg·k
Cp1=4.187×(1-0.5)+2.01×0.5=3.1kJ/kg·k
则有
0.455×(2728-556.5)
=(F-W)×3.1×100+2681W+29.6-F ×3.75×35
178.7F+2371W=958.4
将W =0.6F 代入，解得 F =0.6kg/s W =0.36kg/s
进料状况影响蒸发器的生产能力：
1)低于沸点进料时，需消耗部分热量将溶液加热至沸点，因而降低了生产能力；
2)沸点进料时，通过传热面的热量全部用于蒸发水分，其生产能力有所增加；
3)高于沸点进料时，由于部分原料液的自动蒸发，使生产能力有所增加。
(1) 顺流法
优点：在操作过程中，蒸发室的压强依效序递减，料液在效间流动不需用泵；
料液的沸点依效序递降，使前效料进入后效时放出显热，供一部分水汽化；
料液的浓度依效序递增，高浓度料液在低温下蒸发，对热敏性物料有利。
缺点：沿料液流动方向浓度逐渐增高，致使传热系数下降，在
后二效中尤为严重。
(2) 逆流法
料液与蒸气流动方向相反。原料由末效进入，用泵依次输送至前效，完成液由第一效底部取出。加热蒸气的流向仍是由第一效顺序至末效。
优点：浓度较高的料液在较高温度下蒸发，粘度不高，传热系
数较大。
缺点：（1）各效间需用泵输送；
（2）无自蒸发；
（3）高温加热面上易引起结焦和营养物的破坏。
膜式蒸发器和非膜式蒸发器的比较：
非膜式蒸发器的主要缺点是加热室内滞料量大，致使物料在高温下停留时间过长，不适于处理热敏性物料。
膜式蒸发器只通过加热室一次即可达到所需浓度，停留时间短，操作时，溶液沿加热管呈传热效果最佳的膜状流动。
干燥过程的分类 ，按操作压力：常压干燥、真空干燥
按操作方式：连续式、间歇式
按传热方式：传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥，以及由其中两种或三种方式组成的联合干燥。
在一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000kg ，经干燥后物料的含水量由10%降至2%（w ）。以热空气为干燥介质，初始湿度rm,1=0.008kg 水/kg 绝干气，离开干燥器时湿度为rm,2=0.05 kg 水/kg 绝干气，假设干燥过程中无物料损失，试求：水分蒸发量、空气消耗量以及干燥产品量。
解：（1）水分蒸发量：将物料的湿基含水量换算为干基含水量，即
绝干料
水绝干料水kg kg w w X kg kg w w X /0204.002.0102.01/111.01.011.01222111=-=-==-=-=
进入干燥器的绝干物料为
G=G1（1-w1）=1000（1-0.1）=900kg 绝干料/h
水分蒸发量为
W=G （X1-X2）=900（0.111-0.0204）=81.5kg 水/h
（2）空气消耗量
h kg H H w
L /1940008.005.05.8112绝干气=-=-=
原湿空气的消耗量为：
L ?=L （1+H1）=1940（1+0.008）=1960kg 湿空气/h
单位空气消耗量（比空气用量）为：
水绝干气kg kg H H l /8.23008.005.011
12=-=-=
（3）干燥产品量
h
kg w G G h kg w w G G /5.9185.811000/4.91802.011.01100011122112=-=-==--?=--=
提高热效率的措施
使离开干燥器的空气温度降低，湿度增加（注意吸湿性物料）；
提高热空气进口温度（注意热敏性物料）；
废气回收，利用其预热冷空气或冷物料；
注意干燥设备和管路的保温隔热，减少干燥系统的热损失。
结合水分包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。
非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分，如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。
在干燥过程中，当物料中水分表面汽化的速率小于内部扩散的速率时，称为表面汽化控制；当物料中水分表面汽化的速率大于内部扩散的速率，称为内部扩散控制。
干燥过程分为恒速干燥和降速干燥两个阶段。
并流、逆流、错流干燥器的特点
1）并流：含水量高的物料与温度最高而湿度最低的介质相接触，在进口端的干燥推动力大，在出口端的推动力小。
适用情况：
（1）干物料不耐高温而湿物料允许快速干燥；
在干燥第一阶段，物料温度始终维持在湿球温度，到第二阶段，物料温度才逐渐上升，但此时介质温度已下降，物料不致于过热。
2）物料的吸湿性小或最终水分要求不很低；
物料在出口处与温度最低、湿度最高（即相对湿度最大）的介质接触，其平衡水分高。
逆流：物料与干燥介质的运动方向相反，干燥推动力在干燥器中分布较均匀。
适用情况：
（1）湿物料不宜快干而干物料能耐高温；
（2）物料的吸湿性强或最终含水量要求低；
3）错流：高温介质与物料运动方向相垂直，如果物料表面都与湿度小、温度高的介质接触，可获得较高的推动力，但介质的用量和热量的消耗也较大。
适用情况：
（1）物料在干燥的始、终都允许快速干燥和高温；
（2）要求设备紧凑（过程速度大）而允许较多的介质和能耗。
食品工程原理练习题
传热练习题 1、 某加热器外面包了一层厚度为300mm 的绝缘材料，该材料的热导率为0.16W/(m ·℃)，已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm 处为75℃，试求加热器外壁面的温度为多少？ 2、 用套管换热器将果汁从80℃冷却到30℃，果汁比热为3.18kJ/kg ℃，流量为240kg/h 。冷却水与果汁呈逆流进入换热器，进口和出口温度分别为10℃和20℃，若传热系数为450W/m 2℃，计算换热面积和冷却水用量。 3、在一内管为Φ25mm×2.5mm 的套管式换热器中，用水冷却苯，冷却水在管程流动，入口温度为290K ，对流传热系数为850W/(m 2·K)，壳程中流量为1.25kg/s 的苯与冷却水逆流换热，苯的进、出口温度分别为350K 、300K ，苯的对流传热系数为1700 W/(m 2·K)，已知管壁的热导率为45 W/(m·K)，苯的比热容为c p =1.9 kJ/(kg·℃)，密度为ρ=880kg/m 3。忽略污垢热阻。试求：在水温不超过320K 的最少冷却水用量下，所需总管长为多少（以外表面积计）？ 4、 在一单程列管式换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将36000kg/h 的乙醇水溶液从25℃加热到75℃。列管换热器由90根Ф25mm×2.5mm ，长3m 的钢管管束组成。乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。已知钢的热导率为45W/(m·℃)，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m 3，粘度为1.2×10－3Pa·s ，比热为4.02kJ/(kg·℃)，热导率（即导热系数）为0.42W/(m·℃)，水蒸汽的冷凝时的对流传热系数为104W/(m 2·℃)，忽略污垢层热阻及热损失。试问此换热器是否能完成任务（即换热器传热量能否满足将乙醇水溶液从25℃加热到75℃）？ 已知：管内对流传热系数关联式为4.08.0Pr Re )/(023.0d λα=，λμ/Pr p C =。 干燥练习题 5、 某物料在连续理想干燥器中进行干燥。物料处理量为3600kg/h, 物料含水量由20%降到5%（均为湿基）。空气初始温度为20℃，湿度为0.005kg/kg 绝干气，空气进干燥器时温度为100℃， 出干燥器时温度为40℃。试求：(1)空气消耗量；(2)预热器传热量。 6、 在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为100kg/h ，要求将湿基含水量由40%减至5%。干燥介质为干球温度20℃，相对湿度15%的空气，经预热器加热
食品工程原理试题
食工原理复习题及答案(不含计算题) 一、填空题： 1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为_________.平均流速为______。 ***答案*** 0.0157m3.s-1 2.0m.s-1 2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的_____倍。 ***答案*** 2；1/4 3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。 ***答案*** 出口阀 4.（3分）题号2005 第2章知识点100 难度容易 某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为_________. ***答案*** 4905w 5. 用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近____________的温度，而传热系数K值接近____________的对流传热系数。 ***答案*** 饱和水蒸汽；空气 6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型___________、_____________、__________________. ***答案*** 间壁式蓄热式直接混合式 7. 中央循环管式蒸发器又称_______________。由于中央循环管的截面积_______。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的
______________，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的_______________循环。 ***答案*** 标准式，较大，要小，自然 8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为_________,平均流速为_______。 ***答案*** 22kg.s-1 ; 2.8m.s-1 9. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零24/ Rep 10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140w 11. 非结合水份是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 主要以机械方式与物料相结合的水份。 12. 设离心机转鼓直径为1m，转速n=600 转.min-1，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快____________倍。 ***答案*** 201 13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。 本题目有题图：titu081.bmp
食品工程原理期末复习单项选择题
食品工程原理期末复习 单项选择题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
单项选择题：（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内） 1、一个标准大气压，以mmHg为单位是（ B ） (A) 761 (B) 760 (C) (D) 9、一个标准大气压，以mH2O柱为单位是（ B ） (A) (B) (C) (D) 2、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示，当流体流动属于层流时，雷诺数为（ D ） (A) Re ≤ 1500 (B) Re ≤ 1600 (C) Re ≤ 1800 (D) Re ≤ 2000 10、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示，当流体流动属于湍流时，雷诺数为（ C ） (A) Re >3500 (B) Re >3800 (C) Re >4000 (D) Re >4200 16、一个标准大气压，以cm2为单位是（ B ） (A) (B) (C) (D) 25、一个标准大气压，以Pa为单位应为（ B ） (A) ×104 (B) ×105 (C) ×106 (D) ×105 3、流体内部流动时产生的摩擦力，对流体的流动有阻碍的作用，称为流体的 （ D ） (A) 比热 (B) 密度 (C) 压力 (D) 粘性 5、流体流过任一截面时，需要对流体作相应的功，才能克服该截面处的流体压力，所 需的功，称为（ C ） (A) 位能 (B) 动能 (C) 静压能 (D) 外加能量 6、流体流动时，上游截面与下游截面的总能量差为（ D ） (A) 外加能量减动能 (B) 外加能量减静压能 (C) 外加能量减位能 (D) 外加能量减能量损失 7、输送流体过程中，当距离较短时，直管阻力可以（ C ） (A) 加倍计算(B) 减半计算(C) 忽略不计(D) 按原值计算 8、泵在正常工作时，实际的安装高度要比允许值减去（ B ） (A) ０.３m (B) ０.５－１m(C) １－１.５m(D) ２m 12、流体流动时，由于摩擦阻力的存在。能量不断减少，为了保证流体的输送需要（ D ） (A) 增加位能 (B) 提高动能 (C) 增大静压能 (D) 外加能量 13、利用柏努利方程计算流体输送问题时，需要正确选择计算的基准面，截面一般与 流动方向（C） (A) 平行(B) 倾斜(C) 垂直(D) 相交 14、输送流体时，在管道的局部位置，如突扩，三通，闸门等处所产生的阻力称为（ B） (A) 直管阻力(B) 局部阻力(C) 管件阻力(D) 输送阻力 15、泵在正常工作时，泵的允许安装高度随着流量的增加而（ B ） (A) 增加(B) 下降(C) 不变(D) 需要调整 17、离心泵启动时，泵内应充满输送的液体，否则会发生（ A ） (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) 气化 19、流体内部的压强，以绝对零压为起点计算的是（ C ） (A) 真空度 (B) 表压 (C) 真实压强 (D) 流体内部的静压 20、流体流动时，如果不计摩擦损失，任一截面上的机械能总量为（ D ） (A) 动能加位能 (B) 动能加静压能 (C) 位能加静压能 (D) 总能量为常量 21、利用柏努利方程计算流体输送问题时，要正确的选择合理的边界条件，对宽广水 面的流体流动速度，应选择（C） (A) U = 1 (B) 0 < u < 1 (C) u = 0 (D) u < 0 22、输送流体时，泵给予单位质量流体的能量为（ C ） (A) 升扬高度(B) 位压头 (C) 扬程(D) 动压头 23、往复式泵的分类是依据不同的（A） (A) 活塞(B) 连杆(C) 曲柄(D)汽缸 26、离心泵的实际安装高度,应该小于允许安装高度，否则将产生（ B ） (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) ) 气化
《食品工程原理》试题
2004 – 2005 学年第二学期食品科学与工程专业 食品工程原理试卷（A）卷 题号一二三四五…合计 得分 阅卷人 一、填空题（20分） 1. 71dyn/cm= N/m（已知1N=105 dyn）； 2. 给热是以和的差作为传热推动力来考虑 问题的； 3. 金属的导热系数大都随其温度的升高而 , 随其纯度 的增加而 ； 4. 能够全部吸收辐射能的物体（即A=1）称为 体； 5. 蒸发操作中，计算由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失 的方法有 、 ； 6. 蒸发器主要由 室和 室组
成； 7. 喷雾干燥中，热空气与雾滴的流动方式有 、 、 三种； 8. 形状系数不仅与 有关，而且 与 有关； 9. 粉碎的能耗假说比较著名的三种是 、 、 ； 10. 圆形筛孔主要按颗粒的 度进行筛分，长形筛孔主要按颗粒 的 度进行筛分。
二、选择题（10分）（有一项或多项答案正确） 1. 揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（ ） （A）普朗克定律；（B）折射定律；（C）克希霍夫定律； （D）斯蒂芬-波尔兹曼定律 2. 确定换热器总传热系数的方法有（） （A）查样本书；（B）经验估算；（C）公式计算；（D）实 验测定 3. 为保证多效蒸发中前一效的二次蒸汽可作为后一效的加热蒸 汽，前一效的料液的沸点要比后一效的（） （A）高；（B）低；（C）相等；（D）无法确定； 4. 对饱和湿空气而言，下列各式正确的是（） （A）p=p S，φ=100%，；（B）p=p S，φ=0；（C）p=0，φ=0； （D）t=t w=t d=t as 5. 粉碎产品粒度分析中，一般认为，筛分法分析的下限是（ ） （A）100μm；（B）50μm；（C）10μm；（D）5μm。 三、判断题（10分）（对者打“”号，错者打“”号。） 1. （）算术平均温度差是近似的，对数平均温度差才是准确的； 2. （）两固（灰）体净辐射传热的热流方向既与两者温度有关， 又与其黑度有关； 3. （）NaOH溶液的杜林线不是一组相互平行的直线； 4. （）恒速干燥阶段干燥速率的大小决定于物料外部的干燥条 件； 5. （）泰勒标准（Tyler Standard）筛制中，相邻两筛号的网眼净宽 度之比为1∶2。 四、计算题（60分） 1. （10分）外径为426mm的蒸汽管道，其外包扎一层厚度位 426mm的保温层，保温材料的导热系数可取为0. 615 W/(m· ℃)。若蒸汽管道的外表面温度为177℃，保温层的外表面温度 为38℃，试求每米管长的热损失以及保温层中的温度分布。 2. (10分) 一单程列管式换热器，由若干根长为3m、直径为 φ25×2.5mm的钢管束组成。要求将流量为1.25kg/s的苯从350K 冷却到300K，290K的冷却水在管内和苯呈逆流流动。若已知 水侧和苯侧的对流传热系数分别为0.85和1.70kW／(m2．K)，
食品工程原理考题(东方14本B)
食品工程原理考题(东方14本B)
湖南农业大学东方科技学院课程考核试卷课程名称（全称）：食品工程原理课程代码：D20332B2 考核时间：2016年 7 月日试卷号： B 考核对象：2014级食品科学与工程 一、名词解释（本大题有5小题，每小题2分， 共计10分） 1、粘性液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子之间的相对运动而产生一种内摩擦力 2.粉碎利用机械方法使固体物料由大块分裂成小块直至细粉的过程 3.超临界流体萃取使溶剂与物料充分接触，将物料中的组分溶出并与物料分离的过程。或利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使混合物各 组分得到分离与提纯的操作过程 4.浓差极化一种边界层现象，它由被膜阻留的溶质积聚在膜表面而引起。在膜分离过程中，溶剂和溶质都向膜表面转移 5.低共熔点在某一温度下两个固体组分可同时熔化，且这个温度通常低于每一纯组分的温度，该温度叫低共熔温度 共6页，第1页
二、单选题（本大题有20小题，每小题1分，共计20分） 1. 当温度为0.01℃，压力为（ B ）Pa时，纯水处于固、液、气三相平衡。 A. 610 B. 650 C. 700 D. 750 2. 描述流体流动型态的准数叫（ B ）。 A. 普兰特数 B. 雷诺数 C .毕渥准数 D. 努塞尔特准数 3. 物质发生相变时，所需增减热量用来改变分子间势能，这种热量叫（ D ）。 A. 显热 B. 动能 C. 位能 D. 潜热 4. 局部阻力的估算方法常用局部阻力系数法和当量（ D ）法计算。 A. 体积 B .面积 C. 内径 D. 长度 5. 流体的平均流速是（ D ）和管道面积的比值。 A. 最大流速 B. 体积流量 C. 质量流量 D. 平均流量 6. 流体在流动过程的阻力损失有沿程损失和（ A ）。 A. 直管损失 B. 短程损失 C. 局部损失 D. 长程损失 7. 将热溶液的压力降到低于溶液温度下的饱和压力，则部分水将在压力降低的瞬间沸腾汽化，这种技术叫（ B ）。 A. 节流 B. 闪蒸 C. 节压 D 闪冷 8. 流体呈层流型态时，其雷诺数（ C ）2000。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 不确定 9.快速冻结的时间为（ A ）。 A. 3-20 min B. 30-100 min C. 120-1200 min D. 200-1000 min 10. 工业生产中，过滤有恒压过滤和（ A ）过滤两种操作方式。 A. 恒速 B. 非恒速 C. 恒温 D. 非恒温 共6页，第2页
新食品工程原理复习题及答案
一、填空题： 1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为_0.0157m3.s-1_.平均流速为__ 2.0m.s-1____。 2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的_____倍。2；1/4 3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。出口阀 4.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为_________.4905w 5. 用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近__饱和水蒸汽；_的温度，而传热系数K值接近___空气____的对流传热系数。 6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型___、__、___.间壁式蓄热式直接混合式 7. 中央循环管式蒸发器又称__标准式__。由于中央循环管的截面积__较大_____。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的____要小__，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的____自然__循环。 8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为__22kg.s-1 __,平均流速为_ 2.8m.s-1______。 9. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是__粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时，其阻力系数=__24/ Rep ___. 10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)1140w 11. 非结合水份是主要以机械方式与物料相结合的水份。 12. 设离心机转鼓直径为1m，转速n=600 转.min-1，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快___201___倍。 13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。 本题目有题图：titu081.bmp 14. 用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃，方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃，则用水量WI＿＿WII AI＿＿＿A II。（大于，等于，小于） 大于，小于 15. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的____________，以使前一效引出的______________作后一效_________，以实现_____________再利用。为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽 16. 物料干燥时的临界水份是指＿由恒速干燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率；它比物料的结合水份大。 17. 如右图所示：已知,ρ水=1000kg.m-3,ρ空气=1.29kg.m-3,R=51mm,则△p=500_ N.m-2,ξ=_1（两测压点A.B间位差不计） 本题目有题图：titu141.bmp 18. 板框压滤机主要由__滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成_，三种板按1—2—3—2—1—2—3—2—1的顺序排列组成。 19. 去除水份时固体收缩最严重的影响是在表面产生一种液体水与蒸汽不易渗透的硬层，因而降低了干燥速率。 20. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的_为低，以使前一效引出的_二次蒸汽作后一效加热用，以实现_二次蒸汽_再利用。 21. 恒定的干燥条件是指空气的＿湿度、温度、速度＿以及＿与物料接触的状况＿都不变。 22. 物料的临界含水量的大小与_物料的性质，厚度和恒速干燥速度的大小__等因素有关。 二、选择题： 1. 当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为( ) B. A. 气体的粘度太小 B. 气体的密度太小 C. 气体比液体更容易起漩涡 D. 气体破坏了液体的连续性 2. 降膜式蒸发器内溶液是（C ）流动的。 A. 自然循环； B. 强制循环； C. 不循环 3. 当空气的t=t=tφ（A）。
食品工程原理 第五章 习题解答
第五章习题解答 1. 什么样的溶液适合进行蒸发？ 答：在蒸发操作中被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶剂的溶液。只要是在蒸发过程中溶质不发生汽化的溶液都可以。 2. 什么叫蒸发？为什么蒸发通常在沸点下进行？ 答：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。在蒸发操作过程中物料通常处于相变状态，故蒸发通常在沸点下进行。 3. 什么叫真空蒸发？有何特点？ 答：真空蒸发又称减压蒸发，是在低于大气压力下进行蒸发操作的蒸发处理方法。将二次蒸汽经过冷凝器后排出，这时蒸发器内的二次蒸汽即可形成负压。操作时为密闭设备，生产效率高，操作条件好。 真空蒸发的特点在于： ①操作压力降低使溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源； ②对相同压强的加热蒸汽而言，溶液的沸点随所处的压强减小而降低，可以提高传热总温度差；但与此同时，溶液的浓度加大，使总传热系数下降； ③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的投资费和操作费提高。 4. 与传热过程相比，蒸发过程有哪些特点？ 答：①传热性质为壁面两侧流体均有相变的恒温传热过程。 ②有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢或产生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的浓度在蒸发过程中逐渐增大、腐蚀性逐渐增强。二次蒸汽易挟带泡沫。 ③在相同的操作压强下，溶液的沸点要比纯溶剂的沸点高，且一般随浓度的增大而升高，从而造成有效传热温差减小。 ④减少加热蒸汽的使用量及再利用二次蒸汽的冷凝热、冷凝水的显热是蒸发操作过程中应考虑的节能问题。 5. 单效蒸发中，蒸发水量、生蒸气用量如何计算？ 答：蒸发器单位时间内从溶液中蒸发出的水分质量，可用热负荷来表示。也可作物料衡算求得。 在蒸发操作中，加热蒸汽冷凝所放出的热量消耗于将溶液加热至沸点、将水分蒸发成蒸汽及向周围散失的热量。蒸汽的消耗量可通过热量衡算来确定。 6. 何谓温度差损失？温度差损失有几种？ 答：溶液的沸点温度t往往高于二次蒸汽的温度T’，将溶液的沸点温度t与二次蒸汽的温度T'之间的差值，称为温度差损失。 蒸发操作时，造成温度差损失的原因有：因蒸汽压下降引起的温度差损失'?、因蒸发器中液柱静压强而引起的温度差损失''?和因管路流体阻力引起的温度差
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1.1.位能：由于流体在地球重力场中处于一定的位置而具有的能量。若任选一基准水平面作为位能的零点，则离基准垂直距离为Z的流体所具有的位能为mgz。 2.动能：由于运动而具有的能量。若流体以均匀速度u流动，则其动能为mv2/2.若流动界面上流速分布不均，可近似按平均流速进行计算，或乘以动能校正系数。 3.内能：物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和。对于不克压缩流体，其内能主要是流体的分子动能，对于可压缩流体，其内能既有分子动能，也有分子位能，如果单位质量流体所含的内能为e，则质量为m的流体所具有的内能E=me。在热力计算时，我们对某一状态下的内能变化值。 4.流动功：如果设备中还有压缩机或泵等动力机械，则外接通过这类机械将对体系做功，是为功的输入，相反也有体系对外做功的情形，是为功的输出，人为规定，外界对体系做功为正，体系对外界做工为负。 5.汽蚀：水泵叶轮表面受到气穴现象的冲击和侵蚀产生剥落和损坏的现象。吸上真空高度达最大值时。液体就要沸腾汽化，产生大气泡，气泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩，于是气泡又迅速凝成液体，体积急剧变小，周围液体就以极高速度冲向凝聚中心，造成几百个大气压甚至几千个大气压的局部应力致使叶片受到严重损伤。 6.汽蚀余量：指泵吸收入口处单位液体所具有的超过气化压力的富余能量， 7.泵的工作点：泵的特性曲线与某特定管路的特性曲线的交点。1.雷诺准数：Re=dup/u;是惯性力和黏性力之比，是表示流动状态的准数2努赛尔特准数：Nu:表示对流传热系数的准数3普兰特准数：Pr:表示物性影响的准数4格拉斯霍夫准数：Gr:表示自然对流影响的准数5粘度：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子；运动黏度是流体的动力黏度与流体的密度之比6热传导：是通过微观粒子（分子·原子·电子等）的运动实现能量传递；热对流：指流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程；热辐射：指物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程7水分结冰率：食品冻结过程中水分转化为冰晶体的程度；最大冰晶生成区：水分结冰率变化最大的温度区域（-1~5摄氏度）8形状系数：表证非球形颗粒与球形颗粒的差异程度。9分隔尺度：指混合物各个局部小区域体积的平均值；分隔强度：指混合物各个局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。10泵的工作点：将同一系统中的泵的特性曲线和某特定管路曲线，用同样的比例尺绘在一张图上，则这两条曲线的交点称为系统的工作点11温度场：某一瞬间空间中各点的温度分布；温度梯度：沿等温面法线方向上的温度变化率12颗粒群的频率分布曲线：将各个颗粒的相对应的颗粒百分含量绘制成曲线；累计分布曲线是将小于（大于）某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系绘制成表格或图形来直观表示颗粒粒径的累积分布13粉碎：利用机械力将固体物料破碎为大小符合要求的小块颗粒或粉末的单元操作；粉碎比“物料粉碎前后的平均粒度之比14床层空隙率：众多颗粒按某种方式堆积成固体定床时，床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率表示，数值等于床层空隙体积与床层总体积之比15床层的比表面：单位床层体积具有的颗粒表面积16水力光滑管：当δ﹥Δ时，管壁的凸凹不平部分完全被黏性底层覆盖，粗糙度对紊流核心几乎没有影响，此情况成为水力光滑管17紊流核心：黏性影响在远离管壁的地方逐渐减弱，管中大部分区域是紊流的活动区，这里成为紊流核心18允许吸上真空高度Hsp:在吸上真空高度上留有一定的余量，所得的吸上真空高度19最大吸上真空高度Hsmax:当泵的吸入口处的绝对压力Ps降低到与被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压Pv相等时，吸上真空高度就达到最大的临界值，称为最大吸上真空高度20泵的几何安装高度（吸入高度）：指泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离21壁效应：壁面附近的空隙率总是大于床层内部，因阻力较小，流体在近壁处的流速必大于床层内部22黑体：A=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被该物体吸收；白体或镜体：R=1,表示投射到物体表面上的辐射能全被该物体反射；透热体：D=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被透过；灰体：能以相同的吸收率且部分地吸收所有波长范围的辐射能的物体；特点：a,灰体的吸收率
食品工程原理考题(东方14本B)
湖南农业大学东方科技学院课程考核试卷 课程名称（全称）：食品工程原理 课程代码：D20332B2 考核时间：2016年 7 月 日 试卷号： B 考核对象：2014级食品科学与工程 一、名词解释（本大题有5小题，每小题2分，共计10分） 1、粘性 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子之间的相对运动而产生一种内摩擦力 2.粉碎 利用机械方法使固体物料由大块分裂成小块直至细粉的过程 3.超临界流体萃取 使溶剂与物料充分接触，将物料中的组分溶出并与物料分离的过程。或利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程 4.浓差极化 一种边界层现象，它由被膜阻留的溶质积聚在膜表面而引起。在膜分离过程中，溶剂和溶质都向膜表面转移 5.低共熔点 在某一温度下两个固体组分可同时熔化，且这个温度通常低于每一纯组分的温度，该温度叫低共熔温度 共6页，第1页 二、单选题（本大题有20小题，每小题1分，共计20分） 1. 当温度为0.01℃，压力为（ B ）Pa 时，纯水处于固、液、气三相平衡。 A. 610 B. 650 C. 700 D. 750 2. 描述流体流动型态的准数叫（ B ）。
A. 普兰特数 B. 雷诺数 C .毕渥准数 D. 努塞尔特准数 3. 物质发生相变时，所需增减热量用来改变分子间势能，这种热量叫（ D ）。 A. 显热 B. 动能 C. 位能 D. 潜热 4. 局部阻力的估算方法常用局部阻力系数法和当量（ D ）法计算。 A. 体积 B .面积 C. 内径 D. 长度 5. 流体的平均流速是（ D ）和管道面积的比值。 A. 最大流速 B. 体积流量 C. 质量流量 D. 平均流量 6. 流体在流动过程的阻力损失有沿程损失和（ A ）。 A. 直管损失 B. 短程损失 C. 局部损失 D. 长程损失 7. 将热溶液的压力降到低于溶液温度下的饱和压力，则部分水将在压力降低的瞬间沸腾汽化，这种技术叫（ B ）。 A. 节流 B. 闪蒸 C. 节压 D 闪冷 8. 流体呈层流型态时，其雷诺数（ C ）2000。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 不确定 9.快速冻结的时间为（ A ）。 A. 3-20 min B. 30-100 min C. 120-1200 min D. 200-1000 min 10. 工业生产中，过滤有恒压过滤和（ A ）过滤两种操作方式。 A. 恒速 B. 非恒速 C. 恒温 D. 非恒温 共6页，第2页 11. 物料干燥时，物料中的水分在一定条件下是否能用干燥方法除去而分为自由水分和（ B ）。 A. 束缚水分 B. 平衡水分 C. 化学结合水分 D. 毛细管水分 12. 同体积的球体表面积与颗粒实际表面积之比称为（ D ）。 A. 形状因素 B. 名义粒度 C. 平均粒度 D. 球形度
食品工程原理习题解答
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第五章习题解答 1. 什么样的溶液适合进行蒸发 答：在蒸发操作中被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶剂的溶液。只要是在蒸发过程中溶质不发生汽化的溶液都可以。 2. 什么叫蒸发为什么蒸发通常在沸点下进行 答：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。在蒸发操作过程中物料通常处于相变状态，故蒸发通常在沸点下进行。 3. 什么叫真空蒸发有何特点 答：真空蒸发又称减压蒸发，是在低于大气压力下进行蒸发操作的蒸发处理方法。将二次蒸汽经过冷凝器后排出，这时蒸发器内的二次蒸汽即可形成负压。操作时为密闭设备，生产效率高，操作条件好。 真空蒸发的特点在于： ①操作压力降低使溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源； ②对相同压强的加热蒸汽而言，溶液的沸点随所处的压强减小而降低，可以提高传热总温度差；但与此同时，溶液的浓度加大，使总传热系数下降； ③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的投资费和操作费提高。
4. 与传热过程相比，蒸发过程有哪些特点 答：①传热性质为壁面两侧流体均有相变的恒温传热过程。 ②有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢或产生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的浓度在蒸发过程中逐渐增大、腐蚀性逐渐增强。二次蒸汽易挟带泡沫。 ③在相同的操作压强下，溶液的沸点要比纯溶剂的沸点高，且一般随浓度的增大而升高，从而造成有效传热温差减小。 ④减少加热蒸汽的使用量及再利用二次蒸汽的冷凝热、冷凝水的显热是蒸发操作过程中应考虑的节能问题。 5. 单效蒸发中，蒸发水量、生蒸气用量如何计算 答：蒸发器单位时间内从溶液中蒸发出的水分质量，可用热负荷来表示。也可作物料衡算求得。 在蒸发操作中，加热蒸汽冷凝所放出的热量消耗于将溶液加热至沸点、将水分蒸发成蒸汽及向周围散失的热量。蒸汽的消耗量可通过热量衡算来确定。 6. 何谓温度差损失温度差损失有几种 答：溶液的沸点温度t往往高于二次蒸汽的温度T’，将溶液的沸点温度t与二次蒸汽的温度T'之间的差值，称为温度差损失。 蒸发操作时，造成温度差损失的原因有：因蒸汽压下降引起的温度差损失'?、因蒸发器中液柱静压强而引起的温度差损失''?和因管路流体
食品工程原理(下)期末试卷(B) 2006.6
江 南 大 学 考 试 卷 专 用 纸 《食品工程原理》（2）期末试卷（B ） 2006.6 （食品学院03级用） 使用专业、班级 学号 姓名 题 数 一 二 三 四 五 总 分 得 分 一、概念题 〖共计30分〗； (填空题每空1分，判断、选择题每小题各1分) 1 在填料塔吸收系数测定的实验中，本实验室所使用的填料有__拉西______环和___鲍尔_____环两种。 2 根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（ C ）。 (A)两相界面存在的阻力； (B)气液两相主体中的扩散的阻力； (C)气液两相滞流层中分子扩散的阻力； 3 气体的溶解度随________的升高而减少，随 ___________的升高而增大。 4 精馏过程是利用 多次部分气化_______________和____多次部分冷凝____________的原理而进行的。 5 精馏塔设计时采用的参数(F ,x F ,,ｑ, D ，x D ，R 均为定值)，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量__增大______，塔内实际上升蒸汽 量________。(增大，减少，不变，不确定) 6 二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化。（ ） (A)平衡线； (B)操作线与q 线； (C)平衡线 本题得分 8. 判断题（对打√，错打×） ①干燥操作能耗大，但要从湿固体物料中除去湿份(水份)，只能采用干燥 操作。( ) ②干燥过程中，湿物料表面并不总是保持为操作条件下空气的湿球温度。 ( ) 9. 干燥过程是________________和________________相结合的过程。 10 料液在高于沸点下进料时，其加热蒸气消耗量比沸点进料时的蒸汽消耗 量___少______， 因为此时料液进入蒸发器后有____闪蒸__________现象产生。 11多效蒸发的原理是利用减压的方 法使后一效的蒸汽压力和溶液的沸点较前一效的低，以使前一效引出的_____________作后一效的 ____________，从而实现____________再利用。 12萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M 位于 (A)溶解度曲线之上方区； (B)溶解度曲线上； (C)溶解度曲线之下方区； (D)座标线上。 13萃取是利用各组分间的 差异来分离液体混合液的。 (A)挥发度 (B)离散度 (C)溶解度 (D)密度。 14判断题（对打√，错打×） 从A 和B 组分完全互溶的溶液中，用溶剂S 萃取其中A 组分，如果 出现以下情况将不能进行萃取分离: (A) S 和B 完全不互溶，S 和A 完全互溶。 ( )
食品工程原理试题
I 2004 -2005学年第二学期 食品科学与工程 专业 、填空题（20分） 1. 71dyn/cm= ________ N/m （已知 1N=105 dyn ）； 2. 给热是以 _______________________ 和 _______________ 的差作 为传热推动力来考虑问题的； 3. 金属的导热系数大都随其温度的升高而 , 随其纯度 的增加而 ____________ ； 4. 能够全部吸收辐射能的物体（即 A=1）称为 ___________ 体； 5. 蒸发操作中，计算由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失的 方法有 _______________________ 、 _______________________ : 6. 蒸发器主要由 _____________ 室和 _________________ 室组成; 7?喷雾干燥中，热空气与雾滴的流动方式有 _______________ 、 _______________ 、 ______________ 三种； 8. 形状系数不仅与 _____________________________ 有关，而且 与 __________________________________ 有关； 9. 粉碎的能耗假说比较著名的三种是 _____________________ 、 10. 圆形筛孔主要按颗粒的—度进行筛分，长形筛孔主要按颗粒 的 ______ 度进行筛分。 word 文档可编辑系（部） 河 食品工程原理试卷（A ）卷 北 科 技 师 题号 ----------- *■ -二二 -三 四 五 ??? 合计 得分 阅卷人 范 学 I I 院 I I I 装 订 I 线
食品工程原理试题思考题与习题及答案
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？ 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。 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。 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)。
第七章食品工程原理习题
第七章吸收与蒸馏复习题 一、名词解释 1 吸收 2 对流传质 3 扩散系数 4 气-液相平衡 5 最小回流比 6 全塔效率 7泡点回流 8 蒸馏 9 精馏 10 相对挥发度 11 回流比 二、填空 1 若溶质在气相中的分压大于其( )，就会发生( )过程。 2 某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气-液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用（）常数表示，而操作线的斜率可用（）表示。 3 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数（），相平衡常数m（），溶解度系数H（）。（增加、减少、不变）。 4 由于吸收过程气相中的溶质分压总（）液相中溶质的平衡分压，
所以吸收操作线总是在平衡线的（）。增加吸收剂用量，操作线的斜率（），则操作线向（）平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y-ye）（）。 5 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将（），操作线将（）平衡线。 6 用Δp为推动力的气膜传质速率方程有两种，以传质分系数表达的传质速率方程为（），以总传质系数表达的传质速率方程为（）。7在精馏操作中，加料板以上的管段称为( )，加料板以下的管段称为( ) 8( )进料时精馏段汽相摩尔流量与提溜段相等。 9精馏操作中塔板上汽液接触状态主要有( )、( )和( )。其中以( )接触的传质阻力最小。 10精馏装置主要包括( )，( )和( )。 11工业生产中的操作回流比一般是最小回流比的( )倍。 12按蒸馏操作方法不同，蒸馏可分为( )、( )、和( )三大类。 三、选择 1 采用填料塔进行气体吸收，当操作线和平衡线相交(或相切)时，( )。 A. 塔底吸收液浓度最高； B. 吸收剂用量最少； C. 吸收速率最高 2 若气相溶质分压大于其液相平衡分压,就会发生( )过程。 A. 吸收； B. 解吸； C. 平衡 3 总压不太高时，一定温度下气、液两相的平衡关系服从( )。
食品工程原理总复习
食品工程原理总复习 第0章引论 1．什么是单元操作？ 2．食品工程原理是以哪三大传递为理论基础的？简述三大传递基本原理。3．物料衡算所依据的基本定律是什么？解质量衡算问题采取的方法步骤。4．能量衡算所依据的基本定律是什么？要会进行物料、能量衡算。 第一章流体流动 1．流体的密度和压力定义。气体密度的标准状态表示方法？ 2．气体混合物和液体混合物的平均密度如何确定？ 3．绝对压力Pab、表压Pg和真空度Pvm的定义。 4．液体静力学的基本方程，其适用条件是什么？ 5．什么是静压能，静压头？位压能和位压头？ 6．压力测量过程中使用的U型管压差计和微差压差计的原理。 7．食品工厂中如何利用流体静力学基本方程检测贮罐中液体存量和确定液封高度？ 8．流体的流量和流速的定义。如何估算管道内径？ 9．什么是稳定流动和不稳定流动？流体流动的连续性方程及其含义。10．柏努利方程及其含义。位能、静压能和动能的表示方式。 11．实际流体的柏努利方程，以及有效功率和实际功率的定义。 12．计算管道中流体的流量以及输送设备的功率。 13．什么是牛顿粘性定律？动力黏度和运动黏度的定义。 14．什么是牛顿流体？非牛顿流体？举例说明在食品工业中的牛顿流体和非牛顿流体。 15．雷诺实验和雷诺数是表示流体的何种现象？ 16．流体在圆管内层流流动时的速度分布及平均速度表述，泊稷叶方程。17．湍流的速度分布的近似表达式。 18．计算直管阻力的公式—范宁公式。 19．层流和湍流时的摩擦因数如何确定？ 20．管路系统中局部阻力的计算方法有哪两种？具体如何计算？ 21．管路计算问题（重点是简单管路，复杂管路） 22．流体的流量测定的流量计有哪些？简述其原理。 第二章流体输送 1．简述离心泵的工作原理。什么是“气缚”现象？ 2．离心泵主要部件有哪些？有何特点？ 3．离心泵的主要性能参数有哪些？ 4．离心泵的特性曲线是指那三条关系曲线？ 5．影响离心泵特性曲线的因素有哪些？
食品工程原理习题和答案完整版
食品工程原理习题和答 案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
食品工程原理 第一章 P31： 1. 2. 4. 8. 9. 10. 11. 第二章 P78: 【1】一食品冷藏室由内层为19mm厚的松木，中层为软木层，外层为51mm厚的混凝土所组成。内壁面温度为 ℃,混凝土外壁面温度为℃。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为,3,W/(m·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。 1）所需软木的厚度2b?由：
【4】将粗碎的番茄通过内径为60mm的管子从20℃加热到75?℃。其流量为1300kg/h,管内壁面温度为105℃,求对流传热系数。 已知粗碎的番茄物性数据如下：ρ=1050kg/m3；cp=kJ/（kg·K）； μ=mPa·s℃时),mPa·s(105?℃时)；λ=W/(m·K)。 解：流体在管内被加热。管中流速： 5. 一带有桨式搅拌器的容器内装有温度为℃的料液。用夹套内的蒸汽加热。容器内径为m,搅拌器直径为m,转速为r/s,容器壁温为℃。料液的物性为: ρ=977?kg/m3 ；Cp=kJ/（kg·K）；μ=100?mPa·s℃时),mPa·s℃时)料液热导 率)/。求料液对容器壁的对流传热系数。 解：该对流属于流体在搅拌槽内强制对流。 8. 10.在逆流换热器中，用初温为20?℃的水将kg/s的液体［比热容为 kJ/(kg·K)、密度为850kg/m3］由80℃冷却到30?℃。换热器的列管
直径为Φ25?mm×mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850W/（m2·K）和1?700W/（m2·K）,污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50?℃，求水的流量和换热器的传热面积。 解：传热量为 12. 【14】某列管换热器的管程走冷却水，有机蒸汽在管外冷凝。在新使用时冷却水的进、出口温度分别为20?℃和30?℃。使用一段时间后，在冷却水进口温度与流量相同的条件下，冷却水出口温度降为26?℃。已知换热器的传热面积为m2,有机蒸汽的冷凝温度为80℃, 冷却水流量为kg/s,求污垢热阻。 解：无污垢时的传热量： 【16】有一套管换热器，内管为Φ19?mm×2mm，管长为2m，管内的水与环隙中的油逆流流动。油的流量为270kg/h，进口温度为100℃，水的流量为360kg/h，进口温度为10℃。若忽略热损失，且知以管外表面