2023年研究生类农学硕士联考(M.Agr.)食品工程原理2010-2022历年真题选编带答案难题含解析

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75题)1.68mm×4mm的无缝钢管内通过表压为0.2MPa的饱和水蒸气。管外包30mm厚的保温层，λ=0.080W/(m·K)。该管设置于温度为20℃的大气中。已知管内壁与蒸汽的对流传热系数为5000W/(m2·K)，保温层外表面与大气的对流传热系数为10W/(m2·K)。求蒸汽流经每米管长的冷凝量及保温层外表面的温度。2.牛顿流体是指______。3.底部位于同一水平面的两个开口水池A、B由内径为100mm，长度为100m的水平管连接，水池A、B的直径分别为16m和8m，水深分别为10m和1m(如本题附图所示)。

若打开阀门，则水必然由A水池流向B水池。设水流动时管的进出口阻力、阀门全开后的阻力均可忽略不计，水平管中水的摩擦系数可取0.020。当流至两水面高差为2.25m时，求：

(1)所用时间；

(2)由A水池流向B水池的水量。4.萃取计算中，联结共轭相两液相组成点的线段称为______。5.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6.降尘室的生产能力与______无关；7.水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度升高时，Re值将______。A.不变B.变小C.变大D.不确定8.与逆流蒸发相比，顺流蒸发对浓缩热敏性食品有利。9.过滤速率与哪些因素有关?10.湿空气吸收水气的能力与温度无关。11.为防止一些果蔬汁沉淀的发生，试根据分析应采取的措施。12.正常逆流操作的吸收塔中，溶质浓度的分布是自下而上不断增大。13.在正常精馏操作下，提高回流比，则塔板的分离能力______；14.对气膜控制的吸收过程，填料层高度不变，现增大吸收剂流量，则______。A.吸收率减小B.溶液出口浓度增大C.吸收率增大D.气体出口浓度增大15.空气的干球温度为t，湿球温度为tw，露点温度为td，当空气的相对湿度为90%时，则有______。A.t=tw=tdB.t＞tw＞tdC.t＜tw＜tdD.t＞tw=td16.对工业吸附剂的要求之一是具有大的比表面积。17.流量为5000m3/h的清水通过一20km长的水平钢管，总压降为500kPa。因用水量增大，现在其中点接一完全相同的平行管路至终点(长10km)，求输水量增加多少?

(注：总压降不变，流动状态为完全湍流)。

18.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。19.欲用活性炭对某糖液进行脱色。首先进行两组脱色实验，实验中每单位糖液中固形物含量与所用活性炭量的比值分别为0.3、0.6时，脱色率分别为66.9%、77.9%，其他实验条件均相同，求1/n值为多少?20.理想蒸发条件下，单位蒸汽消耗量______1。21.混合液可用蒸(精)馏法分离的条件是______。22.随着流体流量的增大，流体通过下列哪种流量计时，其压降变化幅度最小______。A.孔板流量计B.文丘里流量计C.转子流量计D.毕托管(测速管)流量计23.用某吸附剂对糖液进行脱色。要使糖液色度降低95%，采用一次接触式吸附时，1.2m3糖液需要吸附剂24kg。如果采用二级错流接触吸附，每级吸附剂的最小用量应为多少?假定吸附平衡关系符合ω=kc。24.蒸发操作中产生的蒸汽称为______。25.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26.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。27.有一叶滤机，自始至终在某一恒压下过滤某种悬浮液时，得出如下过滤方程式：(q+10)2=250(τ+0.4)。式中q以L/m2表示，τ以min表示。今在实际操作中，先在5min内使压差由零升至上述压差，其间过滤为恒速过滤，以后则维持该压力不变作恒压过滤，全部过滤时间为20min。试求：(1)每一循环中，每1m2过滤表面可得多少滤液?(2)过滤后用相当于滤液总量1/5的水洗涤滤饼，求洗涤时间(设滤饼不可压缩)。28.增大管路中流体的流量，转子流量计转子上下截面的压差不变。29.空气的湿度愈小，吸收水气的能力愈强。30.恒速干燥阶段必为______所控制。31.提高温度，湿空气的相对湿度______；32.提高温度，湿空气的相对湿度______。33.在一单程列管换热器中用饱和水蒸气加热食用油。温度为160℃的饱和蒸汽在壳程冷凝，冷凝液在饱和温度下排出。食用油在管程流动，并由20℃加热到106℃。列管换热器尺寸为：列管直径为19mm×2mm、管长为4m，共有25根管子。若换热器的传热量为125kW，蒸汽冷凝传热系数为7000W/(m2·K)，油侧污垢热阻为0.0005m2·K/W，管壁热阻和蒸汽侧污垢热阻可忽略，求管内油侧对流传热系数。

又若油的流速增加1倍，此时若换热器的总传热系数为原来的1.75倍，求油的出口温度。假设油的物性不变。34.平衡水分是______水分。35.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.200μm36.简述离心泵流量调节的几种方法，并说明各有什么优、缺点?37.与液体相比，气体的黏度主要由分子间的引力而产生。38.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?39.离心泵的允许吸上真空度与泵的流量无关，但与温度有关。40.在圆管的滞流流动中，摩擦系数与______无关。A.黏度B.流速C.管径D.管壁粗糙度41.如果两组分的挥发性相等，则不能用普通蒸(精)馏的方法分离。42.一静止的水塘，夏天比秋天溶解的氧气量少。43.试解释离心泵的有效功率小于轴功率的原因。44.对于指定的分离要求，全回流时所需理论板数______。45.实际流体静止时无黏性，只有流动时才有。46.在某一逆流填料吸收塔中，用纯吸收剂吸收混合气中少量的A组分，平衡关系为Y*=2.0X。当取液气比为最小液气比的1.1倍时，经吸收塔后，A的吸收率为80%。吸收为气膜控制，即KYa与液体的流量基本无关。现将液气比提高到2.0，仍使用原吸收塔，其他条件不变，求A的吸收量增加的百分数。47.分子间的引力是______具用黏性的主要原因；48.水在一段光滑水平圆管中做稳定层流流动，若管道内径不变，流量加倍，则压降是原来的______。A.1.6倍B.2倍C.3.2倍D.4.2倍49.流化床传热均匀的主要原因是______。50.某离心泵在一定转速下的特性曲线方程为：H=38.5-1.58×105Q2，式中：H的单位为m，Q的单位为m3/s。今有一输水系统，其吸入设备中液面上方的真空度为20kPa，排出设备中液面上方的表压强为100kPa，排出设备中液面比吸入设备中液面高5.0m，两设备间用68mm×4mm的管子相连，吸入管长度20m，排出管长度300m(以上长度均包括局部阻力的当量长度)。若此系统用上述水泵输送20℃的清水，摩擦系数取为0.028。求输水量与所需的有效功率。

附：20℃水的密度ρ=1000(kg/m3)。51.降尘室的生产能力与含尘气体中颗粒的密度、大小有关。52.流体的流动形态可分为层流、过渡流和湍流三种。53.在双膜理论中，相界面上的传质阻力为______。54.试推导出中空球壁稳定热传导的关系式。现有一球形液氧储罐，内径为2m，内装液氧量占储罐容积的80%，储罐外用氧化镁保温，要求在104s内液氧蒸发量不超过1%，问保温层应多厚(忽略内侧及罐壁的热阻)?

已知氧化镁的热导率为0.07W/(m·K)，液氧的蒸发潜热为215kJ/kg，液氧的沸点为90K，液氧的密度为1140kg/m3，保温层外壁面温度为280K。55.吸收率和透过率均等于零的物体称为______；56.不能用泵出口阀门调节流量的泵是______。A.离心泵B.轴流泵C.漩涡泵D.隔膜泵57.简述提高传热的途径。58.在空气-水蒸气间壁换热过程中，可采用______方法来提高传热速率。A.提高蒸汽速度B.提高空气流速C.降低空气流速D.提高蒸汽压强59.提高超滤的操作压强，渗透通量增大。60.黑体的黑度值为______。61.一定湿度的湿空气，随着总压的降低，露点相应地______。A.升高B.降低C.不变D.不一定，还与其他因素有关62.在其他条件不变时，提高泵的转速，流量将增大。63.为什么在精馏过程中必须有塔顶回流液和塔底上升蒸汽?并在t-x-y图上示意之。64.双组分气体混合物中，组分A的扩散系数是______。A.系统的物质属性B.组分A的物质属性C.只取决于系统的状态D.以上三者都不是65.离心分离中分离因数越大，设备分离效率______；66.冷凝传热的热阻主要集中在______。67.某平壁炉的炉壁由内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm厚的绝缘砖所组成。炉的内壁面温度为1400℃，外壁面温度100℃。已知耐火砖和绝缘砖的热导率与温度的关系分别为0.9+0.0007T，0.3+0.0003TW/(m·K)。式中T可取为相应层材料的平均温度，单位为℃。求导热的热通量及两砖接触面处的温度。68.在空气——水蒸气间壁换热过程中，可采用______方法来提高传热速率。A.提高蒸汽速度B.采用过热蒸汽C.提高空气流速D.降低空气流速69.在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，______。A.回收率趋向最高B.吸收推动力趋向最大C.操作最为经济D.填料层高度趋向无穷大70.离心泵在初次启动时为什么要向泵内注满被输送的液体?71.在所有蒸发器中，温差损失最小的蒸发器是______。72.用泵输送密度ρ=867kg/m3的某溶液，输送流量为5×10-3m3/s。高位槽液面高出低位槽液面10m。泵吸入管用89mm×4mm的无缝钢管，其管总长为19m，摩擦系数取为0.027。泵排出管用57mm×3.5mm的无缝钢管，其管总长为42m(以上所有管长均包括管件的当量长度，但未包括进出口阻力)，摩擦系数取为0.032。高位槽和低位槽液面均为大气压，且高、低位槽液面恒定，求泵的轴功率(设泵的效率为70%)。73.水在圆形直管内层流流动时，平均流速是管中心流速的2倍。74.______是电渗析中的主要传递过程，也是电渗析脱盐或浓缩的依据。A.反离子迁移B.同名离子迁移C.电解质的渗析D.水的渗析75.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，当流动处于层流时，则压降是原来的______。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍第1卷参考答案一.历年考点试题黑钻版1.参考答案：以保温层外表面为基准，取管壁的热导率λ1=45W/(m·K)，

r1=30×10-3m，r2=34×10-3m，r3=64×10-3m

(1)每米管长的蒸汽冷凝量。

Q=KOSOΔTm=KO(πdOL)ΔTm=Wsr

所以

(1)

其中：

水蒸气绝对压强为300kPa，其饱和温度Ts=133.3℃，汽化潜热r=2168kJ/kg

ΔTm=133.3-20=113.3(℃)

(恒温差传热)

将以上各值代入式(1)，得：

(2)保温层外表面的温度TW。

由Q=αOSO(TW-20)=αO(πdOL)(TW-20)

得：2.参考答案：符合牛顿黏性定律的流体3.参考答案：设在流动的任意时刻t，两液面高差为h，管内水流速度为u，在dt时间间隔内对水做衡算：

由此得：

(1)

及

(2)

而

所以

(3)

在A水池液面(1-1)至B水池液面(2-2)间列柏努利方程：

式中：ω=0，Δz=-h，Δp=0，Δu2≈0，

所以

(4)

将式(3)、(4)代入式(1)得：

积分上式，得：

(5)

代入已知数据，得所用时间为：

对式(3)积分，得：

HA2=8.65(m)

由A水池流向B水池的水量为：

4.参考答案：连接线5.参考答案：AC6.参考答案：降尘室的高度7.参考答案：C8.参考答案：A9.参考答案：由过滤基本方程式可知：

过滤速率受以下因素影响：过滤的总压力降Δp、滤饼的阻力R与过滤介质的阻力Rm、分散介质的黏度μ、过滤面积A。

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。10.参考答案：B11.参考答案：(1)减小颗粒(沉淀物)直径，

(2)提高分散介质黏度；

(3)减小两相密度差。12.参考答案：B13.参考答案：上升14.参考答案：C15.参考答案：B16.参考答案：A17.参考答案：本题属于操作型问题，此类问题要充分利用情况变动前的信息。另外，流动状态为完全湍流则表示变动前后的摩擦系数λ不变。

变动前的流程如下：

在图示的1-1(起点)至2-2(终点)截面间列柏努利方程，即

(1)

式中：

ω=0，Δz=0，u1=u2，Δp=-500kPa

代入式(1)，得：

因为

所以

(2)

变动后的流程如下：

同理，在图示的1-1(起点)至2-2(终点)截面间列在截面1-1和2-2之间列柏努利方程，可得：

∑L'f=500(J/kg)

但∑L'f=∑Lf10+∑Lf02

因并联管路直径相同，故

所以

(3)

比较(2)、(3)两式，可得：

所以

增加的输水量为：

ΔQ=Q2-Q1=6325-5000=1325(m3/h)18.参考答案：转子流量计是恒压差变截面流量计，转子在不同位置，其流体的流通截面积不同，从而可用转子的位置指示流量。安装时要保证转子流量计垂直，并使其小截面一端在下，大截面一端在上；使用时流体要从下向上流动。19.参考答案：单级吸附，有：

(1)

令脱色率

代入式(1)，得：

或

等式两边同时取对数得：

(2)

显然，呈线性关系，直线的斜率为1/n，作图可求得1/n。

当只有两组实验数据时，由式(2)可得：

(3)

将本题的数据代入式(3)，得：

解得20.参考答案：≈121.参考答案：相对挥发度(α)大于122.参考答案：C23.参考答案：单级吸附，有：

(1)

令脱色率

代入式(1)，得：

将1/n=1，及其他已知数据代入，得：

二级错流接触吸附：

或

解得：c1/c0=0.2236

所以

所以24.参考答案：二次蒸汽25.参考答案：B26.参考答案：A27.参考答案：求过滤20min的滤液量。

由已知的恒压方程：(q+10)2=250(τ+0.4)

可得：qe=10L/m2，τe=0.4min，K=250L2/(m4·min)

先恒速的过滤方程为：

即

当τ=5min时

解得：qR=20.5(L/m2)

先恒速后恒压的过滤方程：

即(q2-20.52)+2(q-20.5)×10=250×(20-5)

解得：qR=58.4(L/m2)

(2)求洗涤时间。

叶滤机的洗涤：

所以28.参考答案：A29.参考答案：B30.参考答案：表面汽化31.参考答案：减小32.参考答案：减小33.参考答案：管内油侧的对流传热系数。

对数平均温差：

传热面积：

SO=nπdOL=25×π×0.019×4=5.966(m2)

总传热系数：

而

解得：αi=358.4[W/(m2·K)]

(2)油的流速加倍后的出口温度。

由

得：

所以

即

解得：T'c2=99.2(℃)。34.参考答案：不能除去35.参考答案：C36.参考答案：离心泵调节流量的方法有3种：

(1)调节泵出口阀门开度。该法的优点是快速简便，且流量可以连续调节，生产上应用最广；缺点是能量利用不合理。

(2)改变泵的转速。该法的优点是能量利用合理；缺点是需要配置变速装置，且流量难以连续调节，生产上较少采用。

(3)改变泵的叶轮直径。该法的优点是能量利用较为合理；缺点是流量调节范围有限，生产上较少采用。37.参考答案：B38.参考答案：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。39.参考答案：B40.参考答案：D41.参考答案：A42.参考答案：A43.参考答案：造成有效功率小于轴功率的原因有：

(1)机械损失：由机械摩擦而引起。

(2)水力损失：由泵体内的流动阻力而引起。

(3)容积损失：由泄漏造成的损失。44.参考答案：最少45.参考答案：B46.参考答案：当ηA=0.80时，最小液汽比为：

实际液汽比为：

传质单元数：

液汽比增大后，因为是气膜控制，故HOG不变，所以NOG不变。

液汽比增大后：

解得：η'A=0.852

A的吸收量增加的百分数：

47.参考答案：液体48.参考答案：BCD49.参考答案：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50.参考答案：输水量与所需的有效功率。

管路特性曲线方程为：

其中：

所以

泵的特性曲线方程为：

H=38.5-1.58×105Q2

(2)

工作点时，H=He，Q=Qe

式(1)、式(2)联立，解得：

Q=Qe=4.377×10-3(m3/s)=15.8(m3/h)

H=He=35.5(m)

故输水量为15.8m3/h。

有效功率：

Ne=HgρQ=35.5×9.81×1000×4.377×10-3=1520(W)51.参考答案：A52.参考答案：B53.参考答案：054.参考答案：球的内、外壁面温度恒定，则等温面必定为球面，故其导热为沿径向的一维导热。

由傅立叶定律，得：

稳定导热时，Q为常量，若热导率为常数，对上式分离变量积分，得：

即

(1)

此即中空球壁稳定导热关系式。

储罐盛氧体积为：

1%总氧量蒸发所需热量为：

Q'=3.351×1140×215×103×0.01=8.213×106(J)

热流量为：

Q=-8.213×106/104=-821.3(W)

负号表示热量由外向内传递。

将已知数据代入式(1)，得：

解得：r2=1.255(m)

故保温层厚度为δ=1.255-1=0.255(m)。55.参考答案：镜体(绝对白体)56.参考答案：D57.参考答案：(1)增大传热面积；(2)提高传热的平均温度差；

(3)提高总传热系数。这其中包括：a．减小污垢热阻或防止污垢产生；

b．提高控制热阻侧的对流传热系数，当无控制热阻时要分别提高两侧的对流传热系数。58.参考答案：BD59.参