食品工程原理名词解释和简答题

1、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。

2、 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，于是气泡乂 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

3、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

4、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（-15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

5、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。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Hs

6、p: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

7、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u投射辐射的波长无关；b，灰体是不透热体 A+R=123黑度或发射率：将实际物体与同温度黑体的辐射能力的比值24流化态：如 果流体固定床层向上流动时的流速增加而且超过某一限度时，床层就要浮起，此 时床层讲具有许多固定床所没有的特性25最大流化速度：当床层的空塔速度达到 颗粒的沉降速度时，颗粒将被流体带出器外，此速度称为最大流化速度26流化数 K：操作速度与临界流化速度之比27助滤剂：在过滤前预前覆盖在滤布上或添加于 滤浆中的物质28沟流：是流体通过床层形成短路，使流体通过床层分布不匀，有 大量流体经过局部地区的通道没有与固体颗粒很好接

8、触就上升，而床层的其余部 分仍处于固定床状态而未被流化（死床），以致不可能得到良好的流化。原因：气 体分布不均匀，气速过小，粒度过细，密度过大等；危害：会引起气固接触时间 的不均一性，在流化干燥时也会引起局部未干乂局部过干等问题；节涌：气体鼓 泡通过流化床层时，因气泡汇合成为大气泡，将床层一节节地往上柱塞式地推 动，然后在上层崩裂，固体颗粒以较小集合体或个别颗粒淋洒而下；原因：床径 较小而床高对床径之比较大，气流分布不均；危害：除了降低转化率和使床层温 度不均外，还会加速固体颗粒对设备的磨损29调匀度：一种或几种组分的浓度或 其他物理量和温度等在搅拌体系内的均匀性30粒度：颗粒的大小，表示固体

9、粉碎 程度的代表性尺寸31乳化：将两种通常不互溶的液体进行密切混合的一种特殊的 液体混合操作，一种液体（或含微细固型粒子）并以微小球滴或固型微粒子（分散 相）均匀分散在另一种液体（连续相）之中，该现象成为乳化1.粘性流体在静止时有无剪应力，理想流体在运动时有无剪应力？若流体在静止 时无 剪应力，是否意味着它们没有粘性？答：由牛顿内摩擦定律可知，剪应力 与速度梯队成正比，因此，粘性流体静止时无剪应 力。乂由理想流体的定义可 知，没有粘性的流体为理想流体，因此，理想流体流动时仍无剪应力。流体在静 止时无剪应力不等于没有粘性，只是没有表现出来。粘性是由流体本身决定 的性 质。2.粘性的物理本质是什么

10、？为什么温度升高，气体粘度上升，而液体粘度下 降？答：粘性是流体流动时表现出来的重要性质，其物理本质是分子内聚力大 小和分子热运动强度的宏观表现。流体流动时，由于分子间内聚力作用和分子热 运动动量交换作用，使宏观移动流层（速度为u ）中的分子拉动临近流层中的分 子，并使该临近流层以速度u -?u发生流动，内聚力越大或分子热运动动量交换 越小，粘性越大（即？u越小）。对于液体，当温度升高时，分子间的距离加大， 同时热运动也加强，此时由于分子间距离加大而引起内聚力下降对粘性影响大于 热运动带来的影响，因此，液体粘度随温度升高而下降（即？u加大）。对于气 体，由于分子间距离远大于液体，因此，分子间内

11、聚力对粘性影响 处于次要位 置。温度升高时，分子热运动引起动量交换加强，使粘度增加（即？u减小）。答：由雷诺数表达式可知，3.雷诺数的物理意义是什么？ Re = dup是流体流动 惯性力与粘滞力之比，其数值大小反映流体的流动状态。4.什么是水力光滑管？ 答：设管壁绝对粗糙度为？，流体粘性底层厚度为6，当6 ?时，管壁凸凹 表 面似乎被镀上一层光滑的液膜，管壁粗糙度几乎不影响紊流核心。此时，称为水力光滑管。5.是否在任何管道中，流量增大则阻力损失就增大；流量减小则阻 力损失就减小？为什么？答：在某些管路中，流量与阻力损失并不是总成正比关 系。如在分支管路中，如图所 示，当阀门1和阀门2全开时，流

12、量最大。如果此 时关小阀门1，这时支路1流量减少，而 局部阻力增加，如果支路沿程阻力可以 忽略，则对支路1而言，是流量减少，而阻力损失增加。如果主管路的阻力损 失与支路的阻力损失相比很小，则主管路的阻力损失可以忽略不计时，关小阀 门1不影响支路2的流量，因为I-I面和0-0面能量基本相同，近似为常 数，支路2阀门未改变，因此流量也不会改变。但此时整个分支管路流量减少 了，阻力却增加了。6.刚安装好的一台离心泵，启动后出口阀门已经开至最大， 但不见水流出，试分析原 因并采取措施使泵正常运行。答：出现此类问题的可 能原因如下：1）没有向水泵内灌引水或没有灌满引水。从吸水口到离心泵，水 是在吸水口处

13、与离 心泵进口处两处压力差作用下被吸入离心泵，压力差的大小 主要取决于离心泵进口处的绝对 压力。为了产生足够的压力差，启动前应向水泵 内灌足引水，排空吸入管道内的空气，使水 吸入水泵。2）水泵工作总扬程或吸 水扬程超过规定标准，这是选型与设计问题。实际吸水高度 超过水泵标定高度， 水不能吸入。如果实际扬程大于水泵标定扬程，水虽被吸入但不能排出。3） 水泵转速不够或反转。电动机与泵轴之间如果是皮带传递方式，新安装的水泵要 调整好皮带的张紧度，保证水泵的正常运行转速。水泵反转是电动机接线问题造 成的，应该按说明书接线方式接线。4）吸水管路或水泵填料处漏气，造成压力 损失。应检查吸水管路连接处并拧紧

14、漏气 部位或压紧水泵填料。1.在多层壁的热传导中确定层间界面温度具有什么实际意义？答：在多层壁的 热传导中，确定层间界面温度具有的意义是：了解或掌握各层材料的热 导率在一 定条件下的特性。如由多层保温材料构成的冷库壁面中，有些保温材料吸水后热导 率有很大的提高，保温能力下降。因此，在这种保温材料中的最低温度要高 于所处环境下湿 空气的露点，以保证湿空气中的水汽不会凝结成水，保证冷库壁 面的保温性能。因此在冷库设计中，要充分考虑到这一点。2.流动对传热的贡献 主要表现在哪里？答：对流换热时，若流体静止不流动，则流体只能以热传导的 方式与壁面进行热交换，当热导率为常数时，温度分布为直线，温度梯度较

15、小； 当流体流过壁面时，将形成流动边界 层和温度边界层。所谓温度边界层是指在 壁面附近存在较大温度梯度的区域。在温度边界层 以外，流体的温度基本均匀 一致，而在温度边界层以内，温度的分布与流动边界层内的流体 流动情况有关， 流动边界层越薄，温度边界层就越薄，滞流内层也越薄，因此，流动的结果 是使 温度梯度增大。由傅立叶定律q = ?A则q就大。3.自然对流中的加热面与冷却 面的位置应如何放才有利于充分传热？答：因流体中各处的温度不同而引起密度 不同，使轻者上浮，重者下沉，流体质点间发 生相对位移，这种对流称为自然对 流。显然，自然对流的关键是要使流体循环畅通，因此，对于要求加热的场合， 加热面

16、应放 置在被加热空间的下部；对于要求冷却降温的场合，冷却面应放置在 被加热空间的上部，这样放置才有利于充分传热。4.热导率、对流传热系数和总 传热系数的物理意义是什么？它们之间有什么不同？它 们的单位是什么？答： 热导率的物理意义是单位温度梯度下的热通量。热导率表征物质导热能力的大 小，是物质的物理性质之一，其单位是W /( m.K )。对流传热系数的物理意义 是单位温度差下、单位传热面积的对流传热速率。对流传热系数反映对流传热 的快慢，其值越大表示对流传热越快。与热导率不同，它不是流体的物理性质， 而是受诸多因素影响的一个系数，其单位是W /( m 2 .K )。总传热系数的物理 意义是单位

17、温度差下的传热通量。总传热系数反映传热过程的强度，其值越大表示传热越快。总传热系数值的大小主要决定于流体的特性、传热过程的操作 条件以及2换热器的类型等，其单位是W /( m .K )。?T ?n知，温度梯度小， 则q就小；温度梯度大，n =0 11 5.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体？ 答：若蒸汽中含有空气等不凝气体，当蒸汽冷凝时，它们会在液膜表面形成一层 富集的气膜层。这样，可凝蒸汽在抵达液膜表面进行冷凝之前，必须以扩散方式 通过这层气膜。扩 散过程的阻力引起蒸汽分压和相应的饱和温度下降，使液膜表 面的温度低于蒸汽主体温度。这相当于附加一额外热阻，使蒸汽冷凝传热系数大 大降低。因此，

18、为了降低不凝气的不良影响，在冷凝器的设计中要设有不凝气排 气口，在操作过程中要定期排放不凝气。6.为什么有相变时的对流传热系数大 于无相变时的对流传热系数？答：在传热过程中，温差是由热阻造成的。以蒸汽 冷凝为例，气相主体不存在温差，这 表示汽相内不存在热阻。这是因为蒸汽在 壁面冷凝时，汽相主体中的蒸汽必流向壁面以填补空位，而这种流动所需的压 降极小，可以忽略不计。在冷凝传热过程中，蒸汽冷凝而产生的冷凝液形成液膜 将壁面覆盖，因此，蒸汽的冷凝只能在冷凝液表面上发生，冷凝时放出的潜热必 须通过这层液膜才能传给壁面。可见，冷凝 传热的热阻几乎全部集中在冷凝液膜 内。如果加热介质是过热蒸汽，而且冷壁面

19、温度高于相应的饱和温度，则壁面上 不会发生冷凝现象，蒸汽与壁面之间所进行的只是一般的对流传热。此时，热阻 主要集中在壁面附近的滞流内层中。因为蒸汽的热导率比冷凝液的热导率小得 多，所以蒸汽的冷凝传热系数远大于过热蒸汽的冷凝传热系数，即蒸汽有相变 时的对流传热系数大于无相变时的对流传热系数。7.若串联传热过程中存在某个 控制步骤，其含义是什么？答：若串联传热过程中存在某个控制步骤，其含义 是此控制步骤就决定了整个传热过程，在考虑传热过程强化时，必须设法减小控 制步骤的热阻。若不去减小控制步骤的热阻，而去减小非控制步骤的热阻，则难 以达到强化传热的目的。同样，在设计计算时要尽可能的确定 控制步骤的

20、热阻， 并取足够的安全系数。8,不稳定导热过程主要出现在什么情况下？ 一般应如何解 决？答：不稳定导热过程主要出现在固体材料的加热或冷却、以及热力设备的起 动、停机和 变工况等情况中。就固体材料被加热（或冷却）而言，其加热或冷却 的极限温度是固体的温 度与周围加热（或冷却）介质的温度相同。一般的解决 方法是分析解法（求解导热微分方程）和近似求解法（如图解法、数值计算法 等）。9.在列管换热器设计中为什么要限制温度差修正系数大于0.8?答：在间 壁式换热器中，采用逆流时的传热平均温差要比并流时的大，而其它的流动型 式 的平均温差介于逆流与并流之间。采用折流和其它复杂流动的目的是为了提高传 热系数

21、，但其代价是使平均温差相应减小。温差修正系数是用来表示某种流动 型式在给定工况下接近逆流的程度，综合利弊，一般在设计时最好使温度差修正 系数大于0.9，至少不小于0.8,否则，应另选其它流动型式。10在列管换热器 中拟用饱和水蒸气加热空气。试问：（1）传热管的壁温接近哪一种流体 的温度？（2） 总传热系数接近哪一种流体的对流传热系数？（3）如何确定两流体在换热器中的流 径？答：（1）由于水蒸汽侧的对流传热系数远大于空气侧的对流传热系数，故传 热管的壁温 更接近于水蒸汽的温度；（2）基于同样的原因，总传热系数更接近 空气的对流传热系数；（3）考虑到换热器的热补偿要求和冷凝水排放的方便，应 使水蒸

22、汽走壳程。1.阻力系数（曳力系数）是如何定义的？它与哪些因素有关？答：流体沿一定方 位绕过形状一定的颗粒时，影响曳力的因素可表示为：其中L为颗粒的特征尺 寸，对于光滑球体，L即为颗粒的直径dp。仿照管内流动的方法处理，可得出 2 p u FD=& Ap 2应用因次分析可以得出关系式：& = f (Re p )这说明球形颗 粒的曳力系数&与颗粒运动雷诺数Rep之间的关系随颗粒形状及流体流动的相对 方位 而异，一般需由实验测定。由此可定义阻力系数(曳力系数)&为颗粒运动 雷诺数Rep的函数。：Rep= d pu p ?.&的影响因素有颗粒的形状、大小、 流体的性质和速度。2.斯托克斯定律区的沉降速

23、度与各物理量的关系如何？应用 的前提是什么？颗粒的加速段在什么 条件下可忽略不计？答：斯托克斯定律区 的沉降速度与各物理量的关系为ut = 2 d p (p p ? p ) g 18?其应用的前提 是球形颗粒在重力场中处于滞流区(Re p或Re t 1)。颗粒的加速段在小颗 粒沉降的条件下可以忽略，而近似认为颗粒始终以u t下降。因为小颗粒沉降的 加速 阶段很短，加速所经历的距离也很小，故可忽略不计。3.重力降尘室的气 体处理量与哪些因素有关？降尘室的高度是否影响气体处理量？答：重力降尘室 的气体处理量计算式为：VW u t bL即：重力降尘室的气体处理量V仅与其沉 降面积(bL)及颗粒的沉降

24、速度ut有关，而与降尘室的高 度无关。所以降尘室 一般采用扁平的几何形状，也可在室内加多层隔板，形成多层降尘室。常用的隔 板间距为40100mm。4.悬浮液重力沉降分离设备按操作方式，可分为哪几类？ 有什么异同点？答：按操作方式可分为间歇式、半连续式、和连续式沉降器。相同点：它们的生产能力与沉降器的高度无关，而与沉降速度和沉降面积有关。 不同点：间歇式沉降器内沉降开始至终止，物料是静止的，因此悬浮液的进入以 及清液、沉淀的排出是间歇进行的。半连续沉降器内，料液连续进入设备，一 边流动一边沉降分离，澄清液也连续不断的流出，但 沉淀则是间歇性的排出。连续式沉降器中悬浮液的进料、清液和沉淀的排出均为

25、连续的。5.强化悬浮液重力沉降的方法？答：悬浮液重力沉降一般属于滞流区，满足斯托克斯定律：u t =18?。由以上公式可知：沉降速度与颗粒粒径的平方和两相密度差分别成正比、 与分散介质的粘度成反比，故强化重力沉降可通过以下方法来实现：（1）增大 固体颗粒的直径如：凝聚，通过加热、加凝聚剂、附着剂等来使颗粒直径增大；（2）减小流体的密度 但实际上其值难以改变。（3）减小流体的粘度 例如果 汁中加酶制剂破坏果胶，使果汁粘度降低。因？= f （T ），也可通过改变沉降温 度，使流体的粘度下降。如对液体进行加热，T ff ?l-utf，缺点是易产生 对流而干扰沉降；而对于气体则进行降温，T ；f ?；

26、futt （4）改变沉降作 用力如在重力场中加电场、磁场、超声波场等。6.评价旋风分离器性能的主要 指标有哪两个？答：评价旋风分离器性能的主要指标有分离效率和气体经过旋 风分离器的压降。7.颗粒在旋风分离器内沿径向沉降的过程中，其沉降速度是否 为常数？答：颗粒在旋风分离器内沿径向沉降的过程中，其沉降速度不为常数。 在旋风分离器中，含尘气体的运动见图示，气流成螺旋状向下运动。因为颗粒与 气流介质间存在着密度差，在离心力作用下，颗粒相对于气流有径向运动，同 时，气流对颗粒也有阻碍作用。假定气流在 设备中的旋转和下降运动以及颗粒在 介质中沉降都处于滞流状态，当离心力与空气阻力平衡时，颗粒向 器壁的径

27、向速 度u为，由于切向速度和旋转半径在同一水平面上是变化的，因此从理论分析可 知，在假设条件下径向沉降速度不是常数。但有试验资料表明，颗粒径向速度变 化并不明显。图含尘气体在旋风分离器中的运动（1）含尘气体在旋风分离器中 的运动（2）颗粒在水平截面上的运动（3）颗粒的轴向运动8.提高流化质量的常 用措施有哪些？答：流化质量反映了流化床内流体体分布及流-固两相接触的均 匀程度，均匀程度越高，流化质量 越好。提高流化质量的常用措施有：B增加 分布板的阻力 采用内部构件 流化床内部构件可分为水平挡板和垂直构件两类。采用小直径、宽分布的颗粒 均匀而较大的颗粒未必能获得良好的流化质 量，加入少量细粉可起

28、“润滑剂”的作用，常可使床层流化更为均匀。因此，宽 分布、细颗粒的流化床可在气速变动幅度 较大的范围内良好流化。采用细颗 粒、高气速流化床当气速超过大多数颗粒的沉降速度时，细小颗粒的床层内已 不能形成稳定的空穴，颗粒聚成许多线状或带状粒子簇。这些粒子簇迅速的上下 飘移，可看作为浓相。气体 高速传过床层，以稀相状态带着部分颗粒离开设备。 9.气力输送的主要优点有哪些？可进行长距离、任意方向的连续集中输送和 分散输送，劳动生产率高，而且结构简单、紧凑，占地面积小，使用、维修方 便。输送对象物料范围较广，粉状、颗粒状、块状、片状物料均可。温度可 高达500笆。 输送过程中可同时进行混合、粉碎、分级、

29、干燥、加热、冷却 等操作。 输送中可避免物料受潮、污染或混入杂质，保持质量和卫生，且没 有粉尘飞扬，保证操作环境良好。10过滤速率与哪些因素有关？答：由过滤 基本方程式，受以下因素影响：过滤的总压力降p、滤饼的阻力R与过滤介质 的阻力Rm、dT分散介质的粘度p、过滤面积A。过滤速率 其中滤饼的阻力 R=rL，反映了滤饼床层对滤液流动的阻力，其受颗粒床层的特性的影响，与滤 饼 空隙率、粒子形状、粒子大小等因素有关；过滤介质的阻力Rm与过滤介质的性质有关。11过滤常数有哪两个？各与哪些因素有关？什么条件下才为常数？答：过滤常数包括K , q （或Ve ）。所以，K值除与过滤操作压差有关外，还与 滤液的性质、滤浆的浓度及滤饼的特性有关，当在恒定的过 滤压差下，对指定的 悬浮液进行过滤时，K才为常数。Ve称为过滤介