2023年研究生类农学硕士联考(M.Agr.)食品工程原理历年高频考题带答案难题附详解

2023年研究生类农学硕士联考(M.Agr（图片大小可自由调整）第1卷一.历年考点试题黑钻版(共50题)1.灰体的基本特征是______。A.透过率为零B.反射率为零C.吸收率不为零D.吸收率为零2.对吸收有利的措施是______。A.加压、降温B.加压、升温C.降压、降温D.降压、升温3.在相同温度下，黑体的辐射能力总是大于灰体的辐射能力。4.能用泵出口阀门调节流量的泵是______。A.离心泵B.轴流泵C.转子泵D.漩涡泵5.沉降速度就是先慢，后快，最终达到速度不变。6.在正常精馏操作下，提高回流比，则塔板的分离能力______；7.绝干空气的焓值仅与温度有关。8.对于饱和湿空气，其干球温度______湿球温度。9.一般超滤的浓差极化度比反渗透的大。10.精馏过程的操作线为直线，主要基于______。A.塔顶泡点回流B.恒摩尔流假定C.理想物系D.理论板假定11.湿空气吸收水气的能力与温度无关。12.用板框压滤机在恒定压强差1.5×105Pa下过滤某种水的悬浮液时得到如下过滤方程：(q+0.06)2=2.79×10-4(τ+12.9)，式中，q的单位为m，τ的单位为s。已知滤饼不可压缩，滤浆中固体含量很低，密度可取为1000kg/m3，每米3滤液生成的滤饼体积为6.73×10-3m3。压滤机的框内尺寸为1.0m×1.0m×0.035m，共25个滤框。今用一离心泵将上述悬浮液送入压滤机内，离心泵的特性曲线方程为H=33.2-0.81Q，式中，H的单位为m，Q的单位为m3/h。开口的滤浆槽内液面与压滤机入口在同一水平面上，并保持不变。滤浆在输送管路中的流动阻力可以忽略。求获得50m3滤液所需的过滤时间。13.在解吸操作中，溶质的传递方向是______。14.在逆流操作的设备中，将含油20%(质量百分数)的油籽进行浸出，离开末级的溢流含油量为50%，从此溶液中回收得油90%。若用某新鲜溶剂来浸出油籽，同时在底流中每1kg不溶性固体持有0.5kg溶液，试问在恒底流操作下所需理论级数是多少?15.为使板框过滤机的生产能力达到最大，一般都过滤到框内充满滤饼。16.对恒定热风干燥过程，当处于恒速干燥阶段时，湿物料表面温度______。A.等于热风的干球温度B.等于热风的湿球温度C.等于热风的露点温度D.低于热风的湿球温度17.随着温度的增加，气体的热导率变化趋势是______。A.变小B.变大C.不变D.不确定18.萃取计算中，联结共轭相两液相组成点的线段称为______。19.含尘气体在降尘室中按斯托克斯定律沉降，若理论上能完全去除粒径为50μm的颗粒，现气体处理量增大为原来的4倍，则降尘室理论上能完全去除颗粒的粒径为______。A.25μmB.50μmC.100μmD.200μm20.流化床传热均匀的主要原因是______。21.膜式蒸发器与非膜式蒸发器相比是温差损失更小。22.提高温度，湿空气的相对湿度______。23.物理吸附的特点是______。A.吸附速度慢B.解吸困难C.放热过程D.吸附有选择性24.离心泵在初次启动时为什么要向泵内注满被输送的液体?25.什么是精馏操作的回流比，选择适宜回流比的依据是什么?26.在精馏操作中，若进料条件、采出率不变，仅提高回流比，则______。A.xD上升B.xW上升C.塔板数减少D.热负荷减小27.与单效蒸发相比，多效蒸发的特点是______。A.节约能源B.生产强度大C.设备投资高D.有效温差大28.举出三个解释反渗透膜传递机理的模型(机理)，选择其中任一个模型说明其要点。29.平衡水分是______水分。30.在逆流连续浸出设备中，将含油20%(质量)的油籽进行浸出，实际共有8个浸出器，浸出的级效率为75%。已知原料量与新鲜溶剂之比为1:0.56；在底流中每1kg不溶固体持液0.5kg。求：

(1)溢出液的量与原料量之比；

(2)溢出液的浓度；

(3)油的回收率。31.对某种物料进行间歇式干燥实验，已知空气平行吹过物料表面，干燥总面积为55m2，每个周期的生产能力为1000kg干物质，开始时的干燥速率为3.06×10-4kg水/(m2·s)，试估算将此物料从含水量0.15kg/kg干物质干燥至0.005kg/kg干物质所需要的时间。该物料的临界含水量为0.125kg/kg干物质，平衡含水量近似为零。降速干燥阶段的曲线为直线。如果将空气速度由1m/s提高到3m/s，干燥时间又为多少?32.精馏塔在最小回流比时操作，也可以达到规定的分离要求。33.简述影响热风干燥速率的因素。34.混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2MPa下用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成X1=6×10-4(摩尔比)。混合气体处理量为2240m3/h(标准状态)，塔径为1.5m。亨利系数E=2×105kPa，气相体积总传质系数KGa=0.0139kmol/(m3·h·kPa)。求每小时用水量及填料层高度。35.水在一段水平管中稳定流动，若流量不变，管道内径变为原来的一半，当流动处于阻力平方区时，则压降是原来的______。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍36.某搅拌槽中盛有6000kg的料液，其比热容为4.00kJ/(kg·K)，初温为100℃。槽内设有蛇管，管内通有冷水用以冷却槽中的液体，冷却水的进口温度为25℃，流量为1500kg/h。换热面积为6m2，总传热系数为230W/(m2·K)。槽内料液温度均一，求将料液冷却到60℃所需时间。37.反渗透和电渗析的浓差极化一样，都是膜表面溶质浓度高于溶液主体浓度。38.升高温度，溶解度系数______；39.流体在圆形直管内层流流动时，流动阻力与管道的粗糙度无关。40.有一分离A、B双组分理想溶液的常压精馏塔，如图所示，操作参数如下，进料量F=157kmol/h，饱和液体进料，料液中含易挥发组分A的摩尔分率=0.3(摩尔分率，下同)，塔顶流出液量40kmol/h，其组成=0.96，回流量=80kmol/h，回流液温度40℃。塔顶第一层板上温度82.5℃，测得塔内的平均压力=102.7kPa，已知塔釜的传热面积为60m2，总传热系数K=2280kJ/(m2·h·℃)，相对挥发度α=2.5。计算此时塔釜间接加热蒸气的温度为多少?

附：溶液的汽化潜热为30400kJ/kmol，平均比热容为155kg/(kmol·℃)，纯组分A的饱和蒸汽压与温度的关系为

p0，kPa；t，℃。41.对工业吸附剂的要求之一是具有大的比表面积。42.简述转子流量计测量流体流量的原理，并指出其在安装时应注意的事项。43.降尘室的生产能力与______无关；44.提高压强，气体的扩散系数______；45.饼干食品置于夏天的室内会变软，主要原因是______。46.在恒速过滤过程中，过滤压强差______；47.灰体是______。48.简述多效蒸发的原理，并说明为什么效数有一定限制?请你设想一下，多效蒸发的原理可推广到何种单元操作中。49.湿空气被加热后，干球温度、湿球温度都增大，但露点不变。50.在精馏操作中，若进料条件、采出率不变，仅提高回流比，则______。A.xW上升B.xW下降C.塔板数减少D.热负荷增大第1卷参考答案一.历年考点试题黑钻版1.参考答案：AC2.参考答案：A3.参考答案：A4.参考答案：ABD5.参考答案：B6.参考答案：上升7.参考答案：A8.参考答案：=9.参考答案：A10.参考答案：B11.参考答案：B12.参考答案：在过滤的任意时刻，离心泵的流量与过滤速率有如下关系：

而

过滤面积：A=2×12×25=50(m2)

Ve=50×0.06=3(m3)

ΔP=1000×9.81×(33.2-2916Q)

(上式中将Q的单位由m3/h化成m3/s)

即

所以

13.参考答案：液相到气相14.参考答案：取F=100kg/h

物料中总油量(溶质)：A=100×0.2=20(kg/h)

惰性固体量：B=100×0.80=80(kg/h)

浸出液量：

持液量：L=BK=80×0.5=40(kg/h)

总物料衡算：

100+S=36+80+40

S=V=56(kg/h)

a=V/L=56/40=1.4

a1=E/L=36/40=0.90

新鲜溶剂，yS=0。

由得：

解得：N=4.7815.参考答案：B16.参考答案：B17.参考答案：B18.参考答案：连接线19.参考答案：C20.参考答案：①固体粒子的热容远比气体的大，②粒子的剧烈运动，③剧烈的对流混合21.参考答案：A22.参考答案：减小23.参考答案：C24.参考答案：离心泵吸液的基本原因是由于叶轮的高速旋转而形成泵进口处的真空度，如果不向泵内注满被输送的液体，则泵内即是空气，由于空气的密度太小，产生的离心力太小，不能在泵进口处形成较高的真空度，也就吸不上被输送的液体，从而无法完成送液工作。25.参考答案：在精馏操作中，由塔顶冷凝液回流至塔内的一部分液体称为回流，回流量与塔顶产品量之比称为回流比。选择适宜回流比的依据是经济核算。回流比增大，设备费用减小，操作费用增加；回流比减小，设备费用增加，操作费用减小。

取在一定周期内两者之和的最小值对应的回流比就是适宜的回流比。26.参考答案：A27.参考答案：AC28.参考答案：(1)氢键模型；(2)优先吸附一毛细孔流动机理；(3)溶解一扩散模型

(1)氢键模型。

氢键模型认为，膜的表层很致密，其上有大量的活化点，键合一定数目的结合水，这种水已失去了溶剂化的能力，溶质不能溶解于其中。进料液中的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键缔合，使该活化点上其他结合水被解缔下来，被解缔下的结合水又与下面的活化点发生缔合，使该点原有的结合水被解缔下来，这样水分子逐渐从膜面进入膜内，最后透过膜。而溶质是通过高分子链间空穴，以空穴型扩散透过膜的。

(2)优先吸附-毛细孔流动机理。

此理论由Sourirajan提出，他认为反渗透是受膜的表面现象所控制，与溶液接触的膜表面具有适宜的化学性质和适宜尺寸的膜孔径。前者是指膜可以优先吸附或优先排斥溶液中的某组分。由于反渗透膜表面具有亲水基团，因此在膜表面可以优先吸附一层水分子，约有2个水分子厚度，溶质被排斥。这层水在外压的作用下进入膜表面的毛细孔，并通过毛细孔透过膜。根据这一机理，定义膜孔径等于纯水层厚度t的2倍时[(5～10)×10-10m]为膜的临界孔径。当膜孔径在临界孔径的范围内时，孔隙中充满纯水，溶质无法通过；如孔隙大于临界孔径，就会有部分孔隙让溶质通过。

(3)溶解-扩散模型。

该模型(Lonsdale和Riley等提出)认为反渗透膜具有完全致密的界面，水和溶质透过膜不是空隙作用，而是水和溶质与膜相互作用并溶解在膜中，然后在化学位梯度的推动下在膜中扩散并透过膜。溶剂与溶质透过膜的过程可分为三步：

①溶剂(质)在高压侧吸附和溶解于膜中；

②在化学位差的推动下溶剂(质)以分子扩散透过膜；

③溶剂(质)在膜的透过液侧表面解吸。29.参考答案：不能除去30.参考答案：以F=100(kg/h)为基准。

A=100×0.2=20(kg/h)

B=100×0.8=80(kg/h)

L=80×0.5=40(kg/h)

S=V=100×0.56=56(kg/h)

全系统的物料衡算：

100+56=E+40+80

所以E=36(kg/h)

E/F=36/100=0.36

级数计算式：

(1)

其中：

代入式(1)中

解得：R=0.0637

油的回收率(1-R)=1-0.0637=93.6%

溢出液的量与原料量之比为0.36；溢出液的浓度为52%；油的回收率为93.6%。31.参考答案：由于X1＞XC＞X2，故干燥包含恒速与降速两段过程。

总干燥时间：

(1)

其中：GC=1000kg绝干料，UC=3.06×10-4kg/(m2·s)，A=55m2

X1=0.15kg/kg绝干料，XC=0.125kg/kg绝干料，

X2=0.005kg/kg绝干料，XP=0kg/kg绝干料

将以上数值代入(1)，得：

假定临界含水量不变，其他条件不变，则由式(1)得

因为

所以

所以

计算表明，提高干燥介质(热空气)的流速，干燥速率增大，干燥时间减少。32.参考答案：B33.参考答案：影响热风干燥速率的因素有：

(1)湿物料的性质、结构和形状

湿物料的性质和结构不同，物料与水分的结合方式以及结合水与非结合水的界线也不同，因此其干燥速率不同，物料的形状、大小以及堆放方式也影响干燥速率。

(2)干燥介质的温度和湿度

一般干燥介质的温度越高，湿度越低，干燥速率越大。

(3)干燥操作条件

干燥操作条件主要是指干燥介质与湿物料的接触方式，以及干燥介质与物料的相对运动方向和流动状况。

(4)干燥器的结构形式

(以上答出三条可给满分)34.参考答案：先求用水量。

物料衡算关系：

V(Y1-Y2)=L(X1-X2)

其中：

KYa=pT·KGa=2000×0.0139=27.78[kmol/(m3·h)]

Ω=(π/4)d2=0.7854×1.52=1.766(m2)

所以z=HOG×NOG=1.83×5.35=9.80(m)35.参考答案：D36.参考答案：设在冷却的任意时刻t，料液的温度为T，冷却剂的出口温度为Tc2，则有：

所以

或

(1)

其中：

对料槽内的料液作热衡算，有：

-Wccpc(Tc2-Tc1)dt=GcphdT

将式(1)代入可得：

Wccpc(T-Tc1)(β-1)dt=GcphdT

积分上式可得：

37.参考答案：B38.参考答案：减小39.参考答案：A40.参考答案：因塔底再沸器内为恒温差传热(一侧为水蒸气冷凝，一侧为溶液沸腾)，因此传热速率方程为：

QB=KS(Ts-tbW)

所以

(1)

由上式可以看出，要求出Ts，必先求出QB和tbw。因此，求出这两个值是本题的关键。

W=F-D=157-40=117(kmol/h)

FxF=DxD+WxW

xW=(57×0.3-40×0.96)/117=0.0744

对于理想溶液，有

所以

所以

由经验公式得：

即tbW=109.3(℃)

注意：当塔外回流不是泡点回流时，塔内外回流量不同。对如图所示的虚线框做总物料和总能量衡算，有：

V1+L=V2+L。

(1)

V1H+LI=V2H+L0IR

(2)

由式(1)得：

V2-V1=L-L0

(1)'

由式(2)得：

(V2-V1)H=LI-L0IR

(2)'

将式(1)'代入式(2)'，得：

(L-L0)H=LI-L0IR

所以

由此式可以看出：若为泡点回流，即tb1=tR，则L=L0，即塔内外回流量相等；若为冷液体