农业物料学期末试卷复习重点

1、绪 论农业物料：指农业生产、加工和处理的对象，包括动、植物物料及其半成品和成品，以及土壤、化肥、农药等有生命物料和无生命物料。农业物料学：主要研究农业物料中各种带有共性的物理特性，为各种机械和系统(如生产、处理、加工、贮藏、包装、运输和质量检验等)提供合理和可靠的设计依据和检验标准。第一章 农业物料的物理参数农业物料的形状大多是不规则的。 按其形态来说，有块体(如水果、块根等)、粒体 (如种子和谷粒等)、粉体(如面粉和饲料等)以及茎叶体等形状指数 通常用圆度或球度来表示（或判断）某形状 1.圆度（roundness） 表示物体角棱的锐度，可表明物体在投影面内的实际形状与圆形之间的差异。2.球度

2、(sphericity) 它表示物体的实际形状和球体之间的差异程度。定义形状系数为： 种子、颗粒饲料或粉状饲料，称为散粒体或散体，细粒也称为粉体。粒径表示单个粒子在某种几何意义下的尺寸。平均粒径不同尺寸的粒子群在某种几何意义下的长度平均值。粒度是具有某一粒径的粒子在粒体群中所占的比例泰勒标准筛系列是以45m为起点，有二个序列，一个是基本序列筛比是,另一个是附加系列筛比是在25.4mm以上开孔，直接以开孔尺寸表示孔的大小，对25.4mm以下的孔，用25.4mm长度上的编织丝的根数来描述孔的大小，称为“目”。密度的定义物体每单位体积内所具有的质量称密度(g/cm3、kg/m3)。根据体积测定方法不

3、同，密度有不同的定义： 1)容积密度（bulk density） 物料质量与其所占容器体积之比 2)粒子密度（particle density） 物料质量与物料实际体积之比 3)真密度（true density） 物料质量与除去物料内部孔隙后的物料体积之比事实上，水和其它物质的密度是随温度而变化的。几乎在所有情况下，密度是随温度增加而下降的。孔隙率：颗粒之间全部空隙体积与总体积之比。孔隙比：孔隙体积与物料固体物质体积之比。孔隙率与孔隙比之间存在以下的关系：=式中 孔隙率 n孔隙比比表面积：是指单位重量或单位体积粉粒的表面积水分的表示方法湿基表示法（w.bwet base）以农业物料质量为基准计

4、算的 式中： Mw湿基含水量 mw物料中所含水的质量 ms 物料中所含干物质的质量干基表示法(d.bdry base) 以农业物料中固体干物质为基准计算的湿基含水量和干基含水量可以相互转换：平衡水分 物料在某一环境条件下，经过无限长时间后所具有的水分。水的活性 指物料在平衡水分时的环境相对湿度等温吸湿、解吸曲线 在给定温度下，以物料平衡含水量为纵坐标，以环境相对温度为横坐标所得的关系曲线。第二章 固体农业物料流变特性流变学(rheology)：研究物料在外力作用下形变、流动以及时间效应的科学。流变特性：用应力(力)、应变(变形)、时间等参数表示。物体在外力作用下产生变形，其表现形式为变形和流动

5、，其中流动又可分为粘性流动和塑性流动，所以弹性、粘性和 塑性是描述固体农业物物料流变特性的三种基本性质。粘性(viscosity)：流体阻碍或抵抗本身流动的性质粘性流动：液体在剪切应力作用下剪切应变随作用时间不断增加粘弹性：与时间相关的应力应变特性或应力应变速率特性。特点：粘弹性体既有固体特性，也有液体特性，是两种 特性的综合。粘弹性液体 还有韦森堡效应。分类：(1)线性粘弹性：应力与应变之比仅为时间的函数，与应力大小无关（当应力足够小时） (2)非线性粘弹性：应力与应变之比为应力和时间的函数粘塑性应力松驰：物料突然变形到给定值并保持不变时，应力随时间变化的函数关系。蠕 变：物料突然受到一个给

6、定应力值并保持不变时，应变随时间变化的函数关系。流变模型有三个基本元件，即弹性元件、粘性元件和塑性元件。固体农业物料流变性质的测定方法分为两类：即基本试验(Basic test)和模拟试验(Simulation test)。基本试验又可分为两种，即静态试验(static test)和动态试验(dynamic test)。农产品典型的力和变形的关系LL点 弹性极限点（Limit of elasticity)Y点生物屈服点（Bio-yield Point） R点破裂点（Rupture point）同轴压缩试验在曲线的不同位置可得出不同的弹性模量值。可依据原点正切模量、割线模量和正切模量来定义物料弹

7、性模量。当物体施加一定的载荷，然后卸除载荷，弹性变形(De)和塑性变形与弹性变形之和 (Dp十De)的比值，我们称作弹性度(degree of elasticity)。如图所示。弹性度愈大，物体恢复变形能力愈强。理想弹性体的弹性度应为1，弹塑性体的弹性度均小于1。第三章 液体农业物料的流动特性根据液体流动性质可分为牛顿流体(Newtonian fluid)和非牛顿流体(non-Newtonian fluid)。当剪切应力与剪切速率之间存在线性关系时称为牛顿流体。反之，当剪切应力与剪切速率之间不存在线性关系时称为非牛顿流体。牛顿流体本构方程：剪切应力与剪切速率之间的关系为通过座标原点的曲线，这种

8、液体称为准粘性 根据流动曲线的形状不同，准粘性流体可分为： 假塑性流体：凹向剪切速率轴，原点与曲线上任一点连线的斜率随剪切速率增大而减小，表观粘度胀流性流体：凸向剪切速率轴，原点与曲线上任一点连线的斜率随剪切速率增大而增大，表观粘度n<1时，假塑性流体 n=1时， 牛顿流体 n>1时， 胀流性流体表观粘度：非牛顿流体在某一剪切速率下的粘度。温度对粘度的影响气体温度，粘度液体温度，粘度浓度对粘度的影响浓度，粘度同轴圆筒粘度计工作原理：通过测定作用于转筒上的转矩和转速来测定低粘度流体的粘度，很少用于高粘度流体的粘度测定。第四章 农业物料的流体动力学特性流体对物体的阻力由摩擦阻力和形面阻

9、力组成。摩擦阻力：作用于物料表面上的切向力沿相对运动方向上的总和。形面阻力（压差阻力）：作用于物料表面上的所有压力沿相对运动方向上的总和。在层流或低速流动中，形面阻力可忽略不计在紊流或高速流动中，摩擦阻力可忽略不计摩擦阻力、形面阻力随流体粘度（雷诺数）、流体运动状态不同而发生相应变化球体的阻力系数C 随雷诺数而变。 式中,和k为系数。为雷诺数。 边界层：又称附面层，是指贴近固体壁面附近的一部分流动区域边界层分类：边界层内的流动也分为层流和紊流，相应的也分为层流边界层和紊流边界层。对于又有层流又有紊流的边界层又称为混合边界层。沉降速度：物体在静止流体中匀速下降时对应的运动速度。悬浮速度：物体在运

10、动流体中处于悬浮状态时对应的流体运动速度。把沉降速度和悬浮速度统称为临界速度。临界速度是物料流体输送和物料分离的一个重要流体动力学特性和设计依据。临界速度的推导 物料在静止的流体中自有下落达到临界速度时，物料受到流体阻力、重力和流体浮力的作用达到平衡。即 ； 球形物料的临界速度 农业物料的清选和分离是根据物料中各组成成分的阻力系数或临界速度的不同而完成的。气力输送式利用气流对颗粒物料进行输送。气力输送是固体与流体混合在一起的流动，为两相流。气力输送装置一般由风机、输送管道、供料器和卸料器等组成。主要有两种方式，一种是吸送式，另一种为压送式。第五章 散粒体物料的力学特性摩擦特性参数滑动摩擦角、滚

11、动稳定角物料与接触表面间的摩擦特性休止角、内摩擦角物料间的内在摩擦特性 滑动摩擦角(Sliding friction angle )滑动摩擦角：表示散粒物料与接触固体相对滑动时，散粒物料与接触面间的摩擦特性滑动摩擦系数：滑动摩擦角的正切值滚动稳定角：滚动稳定角反映单粒柱状、球形或类似球形物料与所接触表面的滚动摩擦特性。物料在平面上的滚动阻力可以用滚动稳定角来衡量。物料在斜面上开始滚动时的斜面角为滚动的静态稳定角；物料在斜面上匀速下滚时的斜面角为滚动的动态稳定角。休止角：散粒物料由一定高度自然连续下落到平面上所堆积形成的圆锥母线与底平面间的夹角。（反映散粒物料的内摩擦特性、散落性能主要用于粮仓、

12、料仓等的设计）休止角与物料形状、尺寸、质量、表面特性、含水率、堆积密度等有关内摩擦角是反映散粒物料间摩擦特性和抗剪强度。根据莫尔理论，如果散粒体在二向应力作用下沿某个平面产生破坏，则在这个平面内存在一定得正应力 和剪切力 的组合。 破坏平面上的这个应力 和剪切力 也可以用莫尔圆求出。该莫尔圆的半径为 ，圆心位于 处。莫尔包络线和水平线的夹角即为散粒物料的内摩擦角i 莫尔包络线即表示散粒体的剪切强度休止角与内摩擦角的区别与联系： 休止角和内摩擦角都反映了散粒物料的内摩擦特性； 休止角和内摩擦角两者概念不同。内摩擦角反映散粒物料层间的摩擦特性， 休止角则表示单粒物料在物料堆上的滚落能力，是内摩擦特

13、性的外观表现；数值不同。物料流动过程两种形式，即整体流和漏斗流。第六章 农业物料的热特性 热量传递有三种基本形式： 传导 对流 辐射 有时这三种传热形式是同时存在的。热量传递动力：温度差是导致热量从一个物体传递到另一个物体，或从物体的一部分传递至另一部分的动力。热流量：单位时间内传递的热量，W热流密度：单位时间内单位面积传递的热量，W/m2，向量， 指向温度降低方向导热率：单位温度梯度时的热流密度， W/m·k，表示物料的 导热能力导热系数l：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度有关。对流换热系数 ：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的

14、热量。热容：热容是使物质温度升高1K所需的能量（单位：J/K） ，它反映材料从周围环境中吸收热量的能力。比 热 容：单位质量物质温度升高1吸收的热量，简称比热 农业物料的比热随物料组成成分、含水率、温度等变化第七章 农业物料的光学特性光的传递：反射、折射、衍射、透射等反射、吸收、透光和发光等构成农业物料的光学特性。图为农业物料反射率曲线实例，该图反映了农业物料哪些光学信息。 (1)不同物料其反射率值不同，光谱特性曲线的差异主要是由于物料组成物吸收特性不同造成的； (2)同一物料在不同波长下反射率不同； (3)高含水量的物料其反射率较高，低含水量的物料反射率较低。由此特性利用近红外可测量物料的含

15、水量； (4)红苹果、绿苹果反射率不同，可能是由于叶绿素不同造成的，可利用光学特性判别与检测苹果成熟度。简述光的反射、透射、延迟发光特性在农产品加工中的应用。1、颜色和成熟度2、外部损伤3、成分分析4、内部缺陷检测5、自动分选和分级第八章 农业物料的电学特性电阻率是用来比较各种物质相对的电阻大小的量，又称比电阻农业物料的电阻率不仅与物料性质有关，而且还与含水率和温度有关。电导率是电阻率的倒数电导是描述物体传导电流性性能的物理量，记作G 。物体的电导是指该物体所通过电流与该物体所加电压的比值。电导和电导率的差别在于前者是对具体物体而言，因此它除了与物质性能有关外，还与该物体的大小、形状与导电时的端点位置有关，而电导率则仅与物质的性质有关。通常所指的介电特性主要有三项，即相对介电常数，相对介质损耗因数和介质损耗角正切介电常数是表示物