食品工程原理试题思考题与习题及答案【合集】8

TOC\o"1-3"\h\u13778《食品工程原理》复习题答案 15589食品工程原理试题思考题与习题及答案 1829095食品工程原理试题思考题与习题及答案 48《食品工程原理》复习题答案第一部分动量传递（流动、输送、非均相物系）一.名词解释1.过程速率：是指单位时间内所传递的物质的量或能量。2.雷诺准数：雷诺将u、d、μ、ρ组合成一个复合数群。Re值的大小可以用来判断流动类型。3.扬程（压头）：是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。4.分离因数:同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值。二.填空题1.理想流体是指的流体。（黏度为零）2.对于任何一种流体，其密度是和的函数。（压力，温度）3.某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为mmHg。当地大气压强为101.33×103Pa。（560mmHg）4.在静止的同—种连续流体的内部，各截面上与之和为常数。（位能，静压能）5.转子流量计读取方便，精确，流体阻力，不易发生故障；需安装。（小，垂直）6.米糠油在管中作流动，若流量不变,管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。（2）7.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失为原来的倍。（1/2）8.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变,管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。（1/16）9.实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能守恒，因实际流体流动时有。（不，摩擦阻力）10.任何的过程速率均与该过程的推动力成比，而与其阻力成比。（正，反）11.在离心泵吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为。（逆止阀）12.是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。(滤网)13.离心泵工作时流体流速与压力的变化为:(低速流体、高速流体)14.泵的稳定工作点应是特性曲线与特性曲线式M的交点。（管路，泵或H-qv）15.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的下，输送时的性能曲线。（转速，20℃的水或水）16.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_________。（减少；增大）17.根据操作目的（或离心机功能），离心机分为过滤式、和三种类型。（沉降式、分离式）18.常速离心机、高速离心机、超速离心机是根据的大小划分的。（分离因数）19.某设备进、出口的表压分别为-12kPa和157kPa，当地大气压为101.3kPa，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa。(答：-169kPa) 三.选择题1.在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积(A)关系。A．反比B.正比C.不成比2.当流体在园管内流动时，管中心流速最大，层流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为(B)。A.u＝3/2umaxB.u＝1/2umaxC.u＝0.8umax3.湍流的特征有(C)。A.流体分子作布朗运动中B.流体质点运动毫无规则，且不断加速C.流体质点在向前运动中，同时有随机方向的脉动D.流体分子作直线运动4.微差压计要求指示液的密度差(C)。A.大B.中等C.小D.越大越好5.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后,其水流量、摩擦系数、管道总阻力损失将分别处于（D）。A.增大、减小、不变B.减小、增大、增大C.增大、减小、减小D.减小、增大、不变6．当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力(A)。A.不变B.增大C.减小D.不确定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(C)。A.变大B.变小C.不变D.不确定8．层流与湍流的本质区别是(D)。A.湍流流速大于层流流速B.流动阻力大的为湍流，流动阻力小的为层流C.层流的雷诺数小于湍流的雷诺数D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动9．在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系不适用于(B)在直管中的流动。A.牛顿型流体B.非牛顿型流体C.酒精D.空气10.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是(D)。A.忘了灌水B.吸入管路堵塞C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气11.离心泵停止操作时，宜（A）。A.先关出口阀后停电B.先停电后关出口阀C.先关出口阀或先停电均可D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀12.离心泵铭牌上标明的扬程是指（B）。A.功率最大时的扬程B.效率最高时的扬程C.泵的最大扬程D.最大流量时的扬程13.泵安装地点的海拔越高，其（C）。A.大气压力就越高，允许吸上真空高度就越高B.大气压力就越高，允许吸上真空高度就越小C.大气压力就越低，允许吸上真空高度就越小D.大气压力就越低，允许吸上真空高度就越大14.喷射泵是利用流体流动时(A)的相互转换来吸送流体。A.动能和静压能B.动能和位能C.静压能和位能15.在一定流量下，流体在并联管路中作稳定连续流动，当并联管路数目愈多，则（C）。A.流体阻力损失越大B.流体阻力损失越小C.流体阻力损失与并联管数无关16.在法定计量单位制种，粘度的单位（D）。A.cPB.PC.g/(cm·s)D.Pa·s17.以下表达式中正确的是（B）。A.过滤速率与过滤面积A成正比B.过滤速率与过滤面积平方A2成正比C.过滤速率与所得滤液体积V成正比D.过滤速率与虚拟滤液体积Ve成反比18沉降速度在斯托克斯区即层流区，说明(C)。A.粘性阻力、形体阻力都起作用B.粘性阻力、形体阻力都不起作用C.粘性阻力起主要作用D.形体阻力起主要作用 四.问答题1.离心泵与往复泵通常可采用哪些方式进行流量调节？答：离心泵进行流量调节通常有三种方法，即改变阀门的开度，改变泵的转速与切削叶轮调节。往复泵流量调节通常采用改变电机转速，调节活塞往复的次数,旁路调节。2．当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？答：离心泵启动后不吸液可能的原因：①由于灌液不够或底阀、泵壳密封不严密而漏液．使泵内存有空气发生气缚现象；②底阀或吸入管路堵塞；②安装高度过高（气蚀）：④电机接线不正确致使叶轮反转。3.食品厂中应用静力学基本方程式的方法有哪些？写出用液柱高度表示的公式？答：①压力测量⑴U型管压差计，⑵斜管压差计，⑶微差压计；②液面测量；③确定液封高度。由静力学基本方程式可得液柱高度表示的公式为：4.雷诺准数的物理意义及判断流动类型？答：物理意义：惯性力与黏性力之比。判断类型：Re≤2000时，为层流；Re≥4000时，为湍流；Re在2000-4000为过渡流。5.看图解释流体输送适宜管径选择？答：要考虑到总费用最省的原则。一般来讲，管径越大，流速越小，流阻也越小，所需泵功率会越小，动力费越小；随着管径增大，动力费减少。但管径增大，购买钢管的设备费投入会增大。所以，应根据具体的设计需要，选用总费用最省的管径，即适宜管径。6.离心泵工作原理？答：先将泵壳内灌满被输送的液体。启动泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。于是液体以较高的压力，从压出口进入压出管，输送到所需的场所。当叶轮中心的液体被甩出后，泵壳的吸入口就形成了一定的真空，外面的大气压力迫使液体经底阀吸入管进入泵内，填补了液体排出后的空间。这样，只要叶轮旋转不停，液体就源源不断地被吸入与排出。7.离心泵“气缚”现象？答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。8.为什么滤饼过滤开始时，滤液有一点混浊，过一段时间才会转清？答：当悬浮液中颗粒含量较多（体积>1％）、颗粒尺寸比过滤介质孔径小时，过滤开始会有部分颗粒进入过滤介质孔道里，迅速发生“架桥现象”。也会有少量颗粒穿过过滤介质而与滤液一起流走。随着滤渣的逐渐堆积，过滤介质上面会形成滤饼层。此后，滤饼层就成为有效的过滤介质而得到澄清的滤液。第二部分热量传递（传热、制冷）一.名词解释1.对流传热：通过流体内分子的定向流动和混合而导致热量的传递。2.自然对流：若流体的运动是由于流体内部冷、热部分的密度不同而引起的。3.热通量：单位时间、单位面积所传递的热量。或热流量与传热面积之比。4.错流：参与换热的两流体在传热面的两侧分别彼此呈垂直方向流动。5.热交换：两个温度不同的物体由于传热，进行热量的交换。6.稳定恒温传热：两种流体进行热交换时，在沿传热壁面的不同位置上，在任何时间两种流体的温度皆不变化。7.制冷因数ε：制冷量与所耗外功之比。8.载冷剂（冷媒）：用于将制冷系统产生的冷量传给被冷却物体的中间介质。9.冻结速率：冻结始温和冻结终温之差与冻结时间比值。10.冻结速度：食品表面到中心间的最短距离与达到10℃后中心温度降到冰点所需时间之比。二.填空题1.牛顿冷却定律的表达式为_________，对流传热系数α的单位是_______。（Q=αAΔt，W/m2·K）2.傅立叶定律是单位时间内的传热量与垂直于热流方向的导热截面面积和温度梯度成。（正比）3.写出换热基本方程.（Q=KAΔt）4.当换热器的传热量及总传热系数一定时，采用_操作，所需的传热面积较小。（逆流）5.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度200℃，出口温度120℃，冷气体进口温度50℃，两气体物性数据可视为相同,不计热损失时，冷气体出口温度为℃。（130℃）6.冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为15℃，出口温度为53℃，冷热水的流量相同，则热损失占传热量的％。（5%）7.总传热系数K值有三个来源：、和计算。（选取经验值、实验测定K值）8.热源温度愈低，冷源温度愈高，制冷因数越_______。（大）9.制冷剂的放热量包括冷却、、三个阶段放热量。（冷凝、过冷）10.一般冻藏食品温度在_____。（—18℃）11.食品冷冻时________所放出的热量是确定制冷设备大小的主要依据。（单位时间）12若流体内部有温度差存在：当有动传时必有_。（热传）三.选择题1.热量传递的基本方式是（D）。A.恒温传热和稳态变温传热;B.导热给热和热交换;C.气化、冷凝与冷却;D.传导传热、对流传热与辐射传热2.穿过三层平壁的稳定导热过程，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1和第二、三层热阻R2、R3的大小为（C）。A.R1>(R2+R3)B.R1<(R2+R3)C.R1=(R2+R3)D.无法比较3.对流传热流量=系数×推动力，其中推动力是（B）。A.两流体的温度差B.流体温度和壁温度差C.同一流体的温度差D.两流体的速度差4.双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为ΔT1和ΔT2,若ΔT1＞ΔT2，则λ1和λ2的关系为（B）。A.λ1>λ2B.λ1<λ2C.λ1=λ2D.无法确定5.对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116w/m2.K，α2＝11600w/m2.K，要提高传热系数（K），最简单有效的途径是（A）。A.设法增大α1B.设法增大α2C.同时增大α1和α26.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(C)。A.用水量W1＞W2，所需传热面积A1＝A2B.用水量W1＜W2，所需传热面积A1＞A2C.用水量W1＞W2，所需传热面积A1＜A2D.用水量W1＝W2，所需传热面积A1＜A27.低温（深度）冷冻是指在(D)。A.0℃以下的B.-18℃以下的C.-100℃以上的D.-100℃以下的8.衡量制冷机工作的标准是(A)。A.制冷因数B.制冷剂C.制冷量四.问答题1.简述传导传热、对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?传导热是固体或静止流体的分子运动或分子振动传递热量。对流传热则是流体质点发生相对位移来传递热量。辐射传热是高温物体以电磁波形式向空间发射能量来传递热量。2.房屋采暖时的暖气装置为什么通常放在下部，而空调制冷装置却安放在房间的上部？答：一般房间室内换热通常用自然对流给热方式，而自然对流给热的效果与换热面的位置有关。采暖时由于热空气的气体受热后体积膨胀且密度减小。因此热空气向加热面上方流动；同时冷空气因密度大于热空气而下降至加热面附近，即在加热面上方的较大空间有利于产生较强的自然对流，从而增加对流给热效果。同理，空调等制冷装置安放在房间上部的原因也是增强自然对流效果。3.影响对流传热系数的主要因素？答：①流体的状态：液体、气体、蒸汽及在传热过程中是否有相变化。有相变化时对流传热系数比无相变化时大的多；②流体的物理性质：影响较大的物性有密度ρ、比热Cp、导热系数λ、粘度μ等；③流体的流运状况：层流、过渡流或湍流；自然对流，强制对流；④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。4.简述食品冷冻机理？答：①在0℃以下低温，微生物生命活动显著受抑制，防食品腐败；②氧化和酶反应速度显著下降；③水分活度降低。5.试述对流传热的机理?答：热流体流过管道时,在湍流主体中,流体剧烈拢动,形成漩涡,使质点强烈混合而交换热量，温度较均匀，几乎不存在温度梯度；但在紧靠管壁，有一层很薄的作层流流动的流体层（层流底层），在这层薄层内，热量传递以导热方式进行，从微观上言，是靠分子传递。由于流体的导热系数很小，故热阻丝要集中层流底层内。对管内层流流动，热量传递也是主要靠导热。但由于温度存在（轴向的，径向的），有密度差，会引起质点的对流，比较复杂。6.换热器的散热损失是如何产生的？应如何来减少此热损失？答：由于换热器外壁面温度往往高于周围外界空气的温度，外壁面不断通过对流和辐射传将热量传给换热器周围的空气而散失，即产生散热损失。为了减少散热损失，一般在换热器外壁面上包上一层（或两层）导热系数较小的绝热材料（或不同的两种导热系数较小的绝热材料），使传热热阻增大，外壁面温度降低，从而减小了散热损失。第三部分质量传递（干燥、传质、蒸馏、萃取、膜分离）一.名词解释1.质量传递：因浓度差而产生的扩散作用形成相内和相间的物质传递过程。2.介电加热干燥：是将要干燥的物料置于高频电场内，由于高频电场的交变作用使物料加热而达到干燥的目的。3.临界含水量：物料干燥达临界点时的物料含水量。4.比焓：湿空气的焓为干空气的焓和水汽的焓之和。或称湿空气的热含量。5.干燥的表面汽化控制：物料中水分表面汽化的速率小于内部扩散的速率。6.分子扩散：单相内存在组分的化学势差，由分子运动而引起的质量传递。7.费克定律：单位时间通过单位面积物质的扩散量与浓度梯度成正比。8.挥发度：达到相平衡时，某组分在蒸汽中的分压和它在平衡液相中的摩尔分率之比。9.超临界流体：物质处于其临界温度和临界压力以上状态时，向该状态气体加压，气体不会液化，只是密度增大，具有类似液态性质，同时还保留气体性能。10.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。二.填空题1.相对湿度φ：0≤φ≤1，φ越，空气吸湿的能力越强，越干燥。（小）2.物料的干燥过程是属于和相结合的过程。（传热、传质）3.干燥操作中，不饱和湿空气经预热器后湿度，温度。（不变，升高）4.在干燥操作中,物料中所含小于平衡水分的水分,称为。（不可去除水分）。5.密度、和是超临界流体的三个基本性质。（黏度、扩散系数）6.介于超滤和反渗透之间一种膜分离技术。（纳滤）7.纳滤是以为推动力的膜分离过程，是一个不可逆过程。(压力差)8.常见传质过程是_______引起。（浓度差）9.超临界状态既不是气体也不同于液体，属于状态。（流体）10.精馏过程就是利用混合液的各组分具有不同的,利用多次部分、多次部分的方法,将各组分得以分离的过程。（沸点或挥发度，汽化、冷凝）11.在湿空气的焓-湿图中,线以下的区域对干燥操作无意义。（饱和空气）12.超临界流体的密度接近于状态。（液体）三.选择题1.当物料含水量x大于临界含水量x0时，属（D）。A.干燥速率为零B.内部扩散控制C.降速干燥阶段D.恒速干燥阶段2.由湿球温度方程可知湿球温度Tw为（B）。A.干球温度、露点的函数B.干球温度、湿度的函数C.湿球温度、湿度的函数D.湿球温度、露点的函数3.对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度(C)。A.愈高B.不变C.愈低D.不一定，尚与其它因素有关4.在一定温度下，物料的结合水与非结合水的划分，取决于（A）。A.物料的性质B.空气的状态C.空气的状态和物料的性质共同决定D.与影响因素有关5.在焓湿图上，已知湿空气的下列哪两个参数，可以查得其它未知参数(A)。A.(H，T)B.(Td，H)C.(pv，H)D.(h，Tw)6.蒸馏操作属于（B）A.传热B.传热加传质C.传质7.超临界萃取时的传质速率(A)其处于液态下的溶剂萃取速率。A.大于；B.小于；C.等于。8.超滤是利用孔径(C)的超滤膜来过滤含有大分子物质或微细粒子的溶液，使大分子物质或微细粒从溶液中分离出来。A.100μm；B.0.02~10μm；C.0.001~0.02μm。9.传质过程的阻力是（A）。A.扩散阻力B.热阻C.磨擦阻力四.问答题1.湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等?答：对于饱和的湿空气T＝Tw＝Td；对于不饱和的湿空气T＞Tw＞Td。2.测定湿球温度时，当水的温度不同时，对测量结果有无影响？为什么？答：无影响。若水温等于空气球温度时，则由于湿纱布表面的水分汽化而使其水温下降；若水温高也会降温（一方面供给水分汽化需要热量，一方面散热至空气中）；若水温低则水分汽化需要的热量就会从空气吸热，最终都会达到湿、热平衡。3.在对流干燥过程中,为什么说干燥介质—湿空气既是载热体又是载湿体？答：引物料中水分汽化需要热量，此热量由空气供给，而汽化的水汽又要靠空气带走（破坏其平衡状态），以便使干燥能稳定连续地进行。故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用。因此称湿空气既是载热体又是载湿体。4.简要说明对流干燥过程是一传热过程，又是一传质过程？答：湿空气预热可提高载热载湿的能力（湿含量不变，温度增加，相对湿度下降，传热传质推动力加大）。热空气传热给湿物料是一个传热过程，湿物料中的湿分汽化扩散至气体主体是一个传质过程。5．如何强化干燥过程？答：强化干燥过程要依据干燥的不同阶段而采取不同的措施。在等速干燥阶段．要使干燥速率提高，其措施有：增大热空气的温度、降低其湿度：增大热空气的流速；改变其接触方式（如垂直流过物料层效果比平行好，若将物料充分分散于气流中更好）。在降速干燥阶段，主要通过改变物料的尺寸（变小）、厚度（减薄）或将物料充分分散于气流中来增大其汽、固两相的接触面积或加强搅拌等措施来提高干燥速率。6．湿物料经干燥后达不到产品含水量的要求（偏高），你认为应采取什么措施来解决它？答：若在等速干燥阶段达不到含水量要求，可适当提高热空气的温度或降低其湿度，或采用加大气流速度等措施来强化干燥过程，使物料含水量达到要求。若在降速干燥阶段达不到含水量要求，则应想法改变汽、固两相接触方式，如加强物料层搅拌或改变物料的大小（变小、减薄）等来达到。当然延长干燥时间也是解决方法之一，但这不是好方法，因为这样做会使产量减小。7.对萃取法与蒸馏法提取应用特点进行比较？答：①萃取法用于混合物中各组分沸点接近或形成恒沸物，用一般蒸馏法不能分离或很不经济；②萃取法用于溶质的浓度很低且为难挥发组分，用蒸馏法所消耗的热量很大；③萃取法可用于热敏性混合物的分离，用蒸馏法易受热破坏。8.对萃取法与蒸馏法二者进行比较？答：都是传质过程，蒸馏法适用于液体，萃取法适用于液体和固体。①蒸馏法：分离液体混合物，是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其挥发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。或者说利用液体混合物各组份沸点（或挥发度）不同，将物质多次部分气化与部分冷凝，从而使液体混合物分离与提纯的过程。②萃取法：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。或者说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。第四部分计算题1.[绪论习题-2]将固形物含量为14%的碎果在混合器中与糖和果胶混合，质量比例为碎果∶糖∶果胶=1∶1.22∶0.0025。然后将混合物蒸发得固形物含量67%的果酱。对1000kg的碎果进料，可得多少果酱，蒸出水多少千克。（答：果酱2033.58㎏和蒸出水188.92㎏）解：加入的总物料质量为：设混合蒸发后得到的果酱为，蒸出的水分为，则总物料衡算：固形物衡算：答:可得果酱2033.58㎏和蒸出水188.92㎏.2.[习题1-4]某一套管换热器，其内管为Φ33.5×3.25mm外管为Φ60×3.5mm。内管流过密度为1150kg/m3，流量为5000kg/h盐水。管隙间流压力（绝压）为0.5MPa，平均温度为0℃，流量为160kg/h的气体。标准状态下气体密度为1.2kg/m3，试求液体和气体的流速分别为若干m/s？（答：U=2.11m/s;U=5.69m/s）解：，；对液体：；对气体：，，。答:液体流速为2.11m/s，气体流速为5.69m/sm。3.[习题1-9]已知水在管中流动。在截面1处的流速为0.5m/s。管内径为0.2m，由于水的压力产生水柱高为1m；在截面2处管内径为0.1m。试计算在截面1、2处产生水柱高度差h为多少？（忽略水由1到2处的能量损失）（答：0.191m）解：，对截面1与截面2列伯努利方程：，，。答:水柱高度差h为0.191m。4.[例题]水在20℃时的物理性质μ=1.005×10-3Pa·s，ρ=998.2kg/m3以27m3/h的流量流过规格为ф88.5×4mm，长度为100m的钢管，判定水的流型？若λ=0.0261，求所产生的阻力损失。(答：为湍流，阻力损失35J/kg.，或压头损失3.57m，或压力损失1.34×104Pa)解：①先判定流型:管内径d=88.5－4×2=80.5mm=0.0805mRe＞4000，为湍流②或或答：为湍流，阻力损失35J/kg.5.[1-11]在图示装置中，出水管直径为ф57×3.5mm。当阀门全闭时，压力表读数为30.4kPa,而在阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa,设总压头损失为0.5m（水柱），求水的流量为若干m3/h?(答：22.8m3/h)解：取水面为截面，压力表处为截面，以压力表管中心线为基准面。故，。当阀门全关闭时：，由流体静力学原理得：，当阀门打开后，在截面与截面间列伯努利方程：式中，，，，。答：水的流量为22.8m3/h6.[2-1]某离心泵以15℃的水进行性能试验，体积流量为540m3/h，泵出口压力表的读数为350kpa，泵入口真空表的读数为30kpa。若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为350mm，吸入管和压出管内径分别为350mm和310mm，试求泵的扬程。（答：39.2m）解：，，，。答：泵的扬程.39.2m7.[2-3]某离心泵的额定流量为16.8m3/h，扬程为18m。试问此泵是否能将密度为1060kg/m3，流量为15m3/h的流体的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa的设备中,敞口贮槽与高位设备的液位的垂直距离为8.5m。已知管路的管径为Ф75.5mm×3.75mm，管长为124m（包括直管长度与所有管件的当量长度），摩擦因数为0.03。（答：此泵可用）解：答：离心泵的送液能力和扬程都大于管路系统所要求的，故此泵可用。8.[绪论习题-4]在空气预热器中用蒸汽将流量1000kg/h,30℃的空气预热至66℃，空气的平均比热容，所用加热蒸汽温度143.4℃，离开预热器的冷凝水温度138.8℃(比焓分别为：)。求蒸汽消耗量。（答:蒸汽消耗量16.76kg/h.）解:间空气的平均比热容：的水蒸气比焓：在无损失时，热流体的放热速率应等于冷流体的吸热速率，即：答:蒸汽消耗量16.76kg/h.9.[例题]某冷库壁内外层砖壁厚各为12㎝，中间夹层填以绝热材料厚10㎝。砖的导热系数为0.7W/（mK），绝热材料导热系数0.04W/（mK）。墙的外表面温度为10℃，内表面温度为-5℃。试求进入冷库的热流密度及绝缘材料与砖墙两接触面的温度。（答:与砖墙两接触面的温度分别为9.1℃和-4.1℃.）解：已知t1=10℃,t4=-5℃,b1=b3=0.12m.b2=0.10m,λ1=λ3=0.70W/（m·K）,λ2=0.04W/（m·K）答:该冷库壁的温度降主要在绝热材料层发生，与砖墙两接触面的温度分别为9.1℃和-4.1℃。10.[例题]在φ60×3.5mm的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=0.07W/（m·K），外层为20mm的石棉层，其平均导热系数λ=0.15W/（m·K）。现用热电偶测得管内壁的温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/（m·K）。试求每米管长的热损失及保温层界面的温度。（答:热损失191W/m,保温层界面的温度132℃）解：已知1.每米管长的热损失2.保温层界面温度t3解得：t3=132℃答:保温层界面温度132℃。11.[例5-7]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。（答:△tm并=65℃，△tm逆=85℃）解：并流逆流答:逆流时的平均温度差85℃比并流时65℃大。12.[例5-8]用刮板式换热器冷却苹果酱，苹果酱质量流量为50kg/h，比热容为3187J/kgK，进口温度为80℃,出口温度为20℃。套管环隙逆流通冷水，比热容为4186J/kgK，入口温度为10℃，出口温度为17℃。传热系数K为568W/m2K。求需要的冷却水流量；与并流进行换热平均温差及换热面积比较。（答:冷却水流量326kg/h;逆流△tm=28.8℃，换热面积0.162m2;△tm=21.3℃,换热面积0.22m2）解：1.先求传热量：冷却水流量：2.逆流时热流体T：80→20冷流体t：17←10Δtm：63103.并流时热流体T：80→20冷流体t：10→17Δtm：703答：冷却水流量326kg/h;逆流△tm=28.8℃，换热面积0.162m2;并流△tm=21.3℃,换热面积0.22m2逆流比并流时的平均温度差大，所需换热面积较小。13.[例7-2]有一连续干燥器，要求将1200kg/h湿基含水量为10%的湿物料减至2%。干燥介质为空气，进入干燥器时湿含量0.008kg水/kg干空气，离开干燥器0.05kg水/kg干空气。求：(1)水分蒸发量Ｗ；(2)空气消耗量Ｌ；(3)干燥产品量。(答：水分蒸发量98kg/h，干燥空气用量2330kgd/h，干燥产品量1100kg/h)解：(1)水分蒸发量Ｗ(2)干燥空气用量Ｌ(3)干燥产品量G2答：水分蒸发量98kg/h，干燥空气用量2330kgd/h，干燥产品量1100kg/h14.[9-9]常压下，空气在温度为20℃、湿度为0.01kg水/kg绝干气的状态下被预热到120℃后进入理论干燥器，废气出口的湿度为0.03kg水/kg绝干气。物料的含水量由3.7%干燥至0.5%（均为湿基）。干空气的流量为8000kg干空气/h。试求：⑴每小时加入干燥器的湿物料量；⑵废气出口的温度。（答：4975kg/h，68.9℃）解：⑴，物料衡算：，，，得：，，；⑵在理论干燥器中，，解得废气出口温度。答：每小时加入干燥器的湿物料量4975kg/h，废气出口的温度68.9℃15.[例7-4]湿物料在恒定干燥条件下在5h内由干基含水量35%降至10%。如果物料的平衡含水量为4%（干基），临界含水量为14%（干基），求在同样的干燥条件下，将物料干燥到干基含水量6%多长时间。（答：干燥时间7.1h。）解：已知x1=0.35，x2=0.10，临界含水量x0=0.14kg水/kg干物料，平衡含水量x*=0.04kg水/kg干物料，若x1=0.35，x2=0.06kg水/kg干物料答：干燥时间7.1h。16.[9-12]在恒定干燥条件下，将某湿物料由，干燥至，共需7小时。已知物料的临界含水量为，平衡含水量为。问继续干燥至，再需多少小时？（答：1.9h）解：所以，所以得，即再需答：再需1.9h。17.【书例9-6】某批物料的干燥速率曲线为，，。将该物料由含水量25%干燥至6%（均为湿基）。湿物料的初质量为160kg，干燥表面积为0.025m2/kg绝干料，设装卸料时间为，试确定每批物料的干燥时间。（答：每批物料干燥周期为14.03h。）解：装卸料时间为答：每批物料干燥周期为14.03h。《食品工程原理》常用公式第一部分动量传递实际流体的柏努利方程式范宁公式单位：m哈根-泊稷叶方程离心泵的基本方程式管道直径的估算第二部分热量传递热流体放出热量=冷流体吸收热量傅立叶定律牛顿冷却定律对数平均温差n层平壁稳定热传导n层圆筒的传热速率第三部分质量传递湿基含水量干基含水量两种含水量之间的换算关系干燥产品量水分蒸发量干燥空气用量干燥速率物料总干燥时间或食品工程原理试题思考题与习题及答案思考题与习题参考答案绪论填空经济核算物料衡算、经济核算、能量核算、物系的平衡关系、传递速率液体输送、离心沉降、混合、热交换、蒸发、喷雾干燥简答在食品工程原理中，将这些用于食品生产工艺过程所共有的基本物理操作过程成为单元操作。例如，奶粉的加工从原料乳的验收开始，需要经过预热杀菌、调配、真空浓缩、过滤、喷雾干燥等过程；再如，酱油的加工，也包含大豆的浸泡、加热、杀菌、过滤等工序，这两种产品的原料、产品形式、加工工艺都有较大的不同，但却包含了流体的输送、物质的分离、加热等相同的物理操作过程。2、“三传理论”即动量传递、热量传递和质量传递。（1）动量传递理论。随着对单元操作的不断深入研究，人们认识到流体流动是一种动量传递现象，也就是流体在流动过程中，其内部发生动量传递。所以凡是遵循流体流动基本规律的单元操作都可以用动量传递理论去研究。（2）热量传递理论。物体在加热或者冷却的过程中都伴随着热量的传递。凡是遵循传热基本规律的单元操作都可以用热量传递的理论去研究。（3）质量传递理论。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都可以用质量传递的理论去研究。例如，啤酒的灭菌（热量传递），麦芽的制备（动量传递，热量传递，质量传递）等。三传理论是单元操作的理论基础，单元操作是三传理论具体应用。3、单元操作中常用的基本概念有物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率和经济核算。物料衡算遵循质量守恒定律，是指对于一个生产加工过程，输入的物料总量必定等于输出的物料总质量与积累物料质量之和。能量衡算的依据是能量守恒定律，进入过程的热量等于离开的热量和热量损失之和。平衡状态是自然界中广泛存在的现象。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。过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率增大时，设备尺寸可以减小。为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最经济的设计方案。4、流体流动过程包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。传热过程包括热交换、蒸发等。传质过程包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。5、（略）计算质量分数20%；摩尔分数1.30%；摩尔浓度0.62mol/L原料黄油中含水量是16%浓橘汁122Kg/h；蒸出的水878Kg/h蒸气消耗量1834.67Kg/h质量分数0.58%；摩尔分数0.24%（略）流体流动名词解释流体流动时产生内摩擦力的性质剪应力与速度梯度的关系完全符合牛顿黏性定律的流体流场中任意点的流速不随时间变化的流动4、壁面附近存在的较大速度梯度的流体层填空1、牛顿2、剪切力、速度梯度3、层流、湍流4、层流、湍流、外界干扰5、雷诺数、4000、湍流、2000、层流6、直管阻力、局部阻力7、μ平均=0.82max8、层流区、过渡区、湍流区、完全湍流区9、管子、管件、阀门10、阻力系数法、当量长度法选择1、A2、A3、A简答假设流体无黏性，在流动过程中无摩擦损失；流体在管道内作稳定流动；在管截面上液体质点的速度分布是均匀的；流体的压力、密度都取在管截面上的平均值；流体质量流量为G，管截面积为A。在管道中取一微管段dx，段中的流体质量为dm。作用此微管段的力有：作用于两端的总压力分别为pA和－(p+dp)A；作用于重心的重力为gdm；由于dm=ρAdx，sinθdx＝dz故作用于重心的重力沿x方向的分力为gsinθdm=gρAsinθdx

=gρAdz作用于微管段流体上的各力沿x方程方向的分力之和为:pA－(p+dp)A－gρAdz＝－Adp－gρAdz流体流进微管段的流速为u，流出的流速为（u＋du）。流体动量的变化速率为Gdu＝ρAudu合并得:ρAudu＝－Adp－gρAdz→ρAudu＝－Adp－gρAdz对不可压缩流体，ρ为常数，对上式积分得称为柏努利方程式2、上式表明：三种形式的能量可以相互转换，总能量不会有所增减，即三项之和为一常数3、影响流体流动类型的因素包括流体的流速u、管径d、流体密度ρ、流体的黏度μ。u、d、ρ越大，μ越小，就越容易从层流转变为湍流。上述中四个因素所组成的复合数群duρ/μ，是判断流体流动类型的准则。这数群称为雷诺准数，用Re表示。Re≤2000，流动类型为层流；Re≥4000，流动类型为湍流；2000＜Re＜4000，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。4、（1）观察流体流动的情况：若流体的各质点均作轴向流动，则为层流；若有径向流动，则为湍流。（2）测流体的流速u、黏度μ、密度ρ和管道直径d，计算Re=duρ/μ.Re≤2000，流动类型为层流；Re≥4000，流动类型为湍流；2000＜Re＜4000，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流5、层流运动时流体运动速度较慢，与管壁碰撞不大，因此阻力、摩擦系数与ε无关，λ只与Re有关。层流时，λ在粗糙管的流动与在光滑管的流动相同。湍流运动时δb>ε，阻力与层流相似，此时称为水力光滑管。δb<ε，Reδb质点通过凸起部分时产生漩涡能耗。五、计算题1、绝对压强7.53×104Pa2、高度1.92m3、（略）4、蒸汽压6.46×105Pa5、管底压强1.15×105Pa6、深度h≥5.1m7、16.63kN8、u果汁=2.75m/s；u蒸汽=26.21m/s9、高度差0.191m10、qm=602kg/hr11、h=2.315m12、湍流13、水流速度1.5cm/s14、0.25倍15、真空度为5.53×104Pa16、p=959.5×103Pa17、18、（1）阻力为原来的2倍；（2）阻力为原来的一半；（3）阻力不变19、39.06倍20、（略）21、该泵轴功率为7.5kw＞完成输送任务所需功率7.01kW，故从功率角度考虑，该泵能完成输送任务。22、PZ=1.39kW23、开一阀门时V=2.0m3/h；两阀门同时打开时V=2.17m3/h第二章流体输送机械一、名词解释1、当进口压力等于或小于环境温度下液体的饱和蒸汽压pv时，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。气泡周围的压力大于饱和蒸汽压，产生了压差，在压差作用下气泡将以很高的速度打击离心泵的金属叶片，对叶片造成损伤，这种现象称为气蚀现象。2、离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-Qe的交点M称为泵在该管路的工作点3、离心泵若安装在贮槽液面之上，则离心泵入口中心到贮液面的垂直高度Hg，称为离心泵的安装高度。4、切割定律：离心泵的流量之比等于叶轮直径之比；离心泵的压头之比等于叶轮直径之比的平方；离心泵的轴功率之比等于叶轮直径之比的三次方。比例定律：离心泵的流量之比等于转速之比；离心泵的压头之比等于转速之比的平方；离心泵的轴功率之比等于转速之比的三次方。二、填空1、转速、清水2、泵、管路3、泵的结构、转速、流量4、泵的特性、所在管路的特性5、气蚀、降低进口管段流速、降低进口管阻力6、直管、管件、阀门7、容积损失、机械损失、水力损失三、选择1、D2、D3、B4、A5、B6、C7、A8、B四、简答1、气蚀现象的原因：离心泵进口压力等于或小于环境温度下液体的饱和蒸汽压pv时，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时，气泡周围的压力大于气泡内的饱和蒸汽压，从而产生压差。在该压差作用下，气泡受压破裂而重新凝结。凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在凝结的瞬间，质点相互撞击，产生很大的局部压力，造成管路系统的振动；同时，这些气泡将以很高的速度打击离心泵的金属叶片，对叶片造成损伤，这种现象称为气蚀现象。危害：气蚀现象会造成管路系统的振动和离心泵叶片的损伤，离心泵在严重的气蚀状态下工作时，寿命会大大缩短。防止：泵的安装位置不能太高，即Hg不能太大以保证泵入口处的压力p1大于液体输送温度下的饱和蒸汽压pv，就可避免气蚀现象的发生。2、改变阀门开度以调节流量，实质是改变管路特性曲线。如图1所示，当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由M移到M1。流量由QM减小到QM1；当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到M2，流量增加到QM2。MM1MM2QM1QMQM2Q或QeH或HeH-Q12 图1改变阀门开度调节流量的示意图3、单位质量的流体在某一截面上所具有的总机械能与获得的能量之和等于在下一个截面上的总机械能与这两截面间消耗的能量之和。4、离心泵的基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。工作原理是叶轮旋转时，叶片就将机械能转化为液体的动能，由于离心力的作用液体从叶轮中心沿半径方向流向外周，因流道注射广，部分动能就转化为压力能，达到液体输送的目的。5、在往复泵出口处装有旁路，如图2所示，当下游压力超过一定限度时安全阀将自动开启，往复泵出口总流量不变，只是通过支路的安全阀使部分液体回流从而达到改变排出管路流量的目的，以保证系统安全运转。这种方法简单方便，在生产上广泛使用，但造成一定的能力损失。图2往复泵的流量调节五、计算1、吸水管内的流量1.56×10-2m3/s2、扬程28.48m；功率42.82W3、总摩擦损失20.49J/kg；泵所作的功80.33J；有效功率492.40W4、泵的功率97.04W非均相物系的分离一、名词解释1、物系内部有隔开两相的界面存在，界面两侧物料物理性质截然不同的物系称为非均相物系。2、在旋风分离器分离中，理论上能被完全分离下来的最小颗粒直径。临界粒径是判断分离效率高低的重要依据。3、通过重力作用使得分散相（颗粒）相对于连续相（流体）运动的过程称为重力沉降。若实现沉降的作用力是，则称为离心沉降。4、通过惯性离心力作用使得分散相（颗粒）相对于连续相（流体）运动的过程称为离心沉降。5、在颗粒的重力沉降过程中，在阻力、浮力与重力三个力达到平衡时的等速阶段，颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度。6、通常将单位时间获得的滤液体积为过滤速率，而过滤速度为单位过滤面积上的过滤速率。二、填空1、恒压过滤、恒速过滤、恒压过滤2、扁平、多层水平隔板3、底面积、沉降速度4、重力降尘室、旋风分离器、袋滤器5、重力降尘室、旋风分离器6、滤饼过滤、深层过滤7、进料过滤、滤饼洗涤、卸除滤饼8、架桥、滤饼9、过滤介质、滤饼的性质10、流体力学三、选择1、C2、B3、C4、D四、简答1、旋风分离器的主体上部为圆柱，下部为圆锥。气体进口管与圆柱部分相接，气体出口管于上方中心插入圆柱部分，圆锥部分的底部为尘灰的出口。旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气固混合物中分离出固相颗粒的设备。含尘气体由圆筒上部的进口管依切线方向进入，受器壁的约束而向下作螺旋运动。在惯性离心力的作用下，颗粒被抛向器壁而与气流分离，再沿器壁面落至锥底的排灰口。净化后的气体在中心轴附近由下而上作螺旋运动，最后由顶部排气管排出。2、（1）颗粒的浓度效应。但当颗粒浓度较高时，颗粒间会发生相互摩擦、碰撞等相互作用，且大颗粒也会拖曳着小颗粒下降，从而发生干扰沉降。(2)容器的壁效应。实际容器是一个有限的流体空间，当颗粒直径与壁直径相比差值较小时，容器的壁面和底面均增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒和实际沉降速度较自由沉降速度低，称为壁效应。在斯托克斯定律区，器壁对沉降速度的影响可以修正。(3)颗粒形状的影响。同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降要快一些。颗粒的球形度越小，对应于同一Ret值的阻力系数越大，但s值对的影响在滞流区并不显著，随着Ret的增大，这种影响逐渐变大。(4)分散介质黏度f的影响。黏度越大，越难以沉降。食品中有些悬浮液难以沉降分离，主要是因为黏度过大。(5)两相密度差s-f的影响。两相密度差大则沉降速度就快，反之则慢。但对一定的悬浮液沉降而言，差值是很难改变的。(6)流体分子运动的影响。当颗粒直径小到与流体分子的平均自由程相近时，颗粒可穿过流体分子的间隙，其沉降速度比理论值大。另外，细粒的沉降将受到流体分子碰撞的影响，当dp过小时，布朗运动的影响大于重力影响。3、为了能分离含尘气体中不同大小的尘粒，可设计由重力降尘室、旋风分离器及袋滤器组成除尘系统。含尘气体先在重力降尘室中除去较大的尘室、然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在袋滤器中除去较小的尘粒。当然可根据尘粒的粒度分布及除尘的目的要求，省去其中某个除尘设备。4、常见的降尘室一般为扁平状的凹室，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室。当入口处含尘气流内的颗粒沿入口截面上分布均匀地进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，只要颗粒能够在气体通过的时间内降至室底，便可从气流中分离出来。只要气体在降尘室内的停留时间少于或等于颗粒的沉降时间即可满足除尘要求。理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室高度H无关。5、过滤基本方程为。该式表示过滤进程中任一瞬间的过滤速率与有关因素间的关系式。由方程式可知为过滤的推动力，为过滤的阻力。首先过滤速度与过滤面积有关，面积越大，过滤速度越快。过滤的速度与过滤介质两端的压力差有关，因此可以通过增加两端的压力差来加强过滤。滤饼的可压缩系数越小，过滤越容易，因此可以通过加入助滤剂加强过滤。滤浆的黏度越大，过滤越慢；过滤除了与滤饼的特性有关外，还与过滤介质的性质有关。6、板框式压滤机主要由许多滤板和滤框间隔排列而组成。板和框多做成正方形，角端开有小孔，装合压紧后即形成供滤浆或洗水流通的孔道，框的两侧覆以滤布。过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打入框内，滤液穿过滤框两侧滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出口，固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。洗涤滤饼时，洗水经由洗水通道进入滤板与滤布之间。洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，重新组装，进行下一循环操作。7、由于洗水里不含固相，故洗涤过程中滤饼厚度不变。因而，在恒定的压强差推动下洗涤速率基本为常数。影响洗涤速率的因素可根据过滤基本方程式来分析，则：。对于一定的悬浮液，r’为常数。若洗涤推动力与过滤终了时的压强差相同，并假定洗水黏度与滤液黏度相近。板框压滤机采用的是横穿洗涤法，洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终了时滤液流动路径的两倍，而供洗水流通的面积又仅为过滤面积的一半，因此可得：。即板框压滤机的洗涤速率约为过滤终了时滤液流率的四分之一。8、先恒速后恒压过滤阶段时，在过滤初期维持恒定速率，泵出口表压强逐渐升高。当表压强升至能使支路阀自动开启的给定数值，则开始有部分料浆返回泵的入口，进入压滤机的料浆流量逐渐减小，而压滤机入口表压强维持恒定，后阶段的操作则为恒压过滤。对于恒压阶段，。9、滤饼和过滤介质的阻力可常用小型试验进行测定，求出过滤常数，然后进行大设备的设计计算。在某指定的压强差下对一定料浆进行恒压过滤可得到过滤常数K、qe、e。恒压过滤方程式变形后可得：，而q=V/A，求出一组、V数据（9个以上最好），从而得到一系列相互对应的Δ与Δq之值。经回归，即可得qe、e和K。五、计算1、颗粒在空气和水中的沉降速度分别为0.75m/s和8.96m/s2、过滤机的生产能力为滤液3.36m3/h3、临界粒径8.62μm4、至少需要2层隔板5、（1）生产能力为原来的2倍（2）生产能力为原来的倍（3）生产能力为原来的倍（4）生产能力为原来的倍6、最大颗粒直径为40.8μm第四章粉碎筛分混合乳化一、名词解释1、利用机械力的方法来克服固体物料内聚力，使固体物料达到一定尺寸的颗粒或小块物料的单元操作。2、物料颗粒的大小，是粉碎程度的代表性尺寸。3、表示颗粒形状偏离球形的程度，定义为同体积球体表面积与颗粒实际表面积的比值。4、将颗粒物料或粉粒物料通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干粒度级别的单元操作。5、指两种或两种以上不同的物质互相混杂以达到一定均匀度的物质分配过程。6、指一种或几种组分的浓度或其它物理量如温度等的均匀性。为比较全面地反映混合物的混合程度。7、将两种通常不互溶的液体进行密切混合的一种特殊的混合操作，它包含着混合和均质化。8、也称匀浆，是使悬浮液(或乳化液)体系中的分散物质微粒化、均匀化的处理过程。二、填空1粗粉碎、中粉碎、微粉碎或细粉碎、超微粉碎或超细粉碎2挤压力、冲击力、剪切力或摩擦力3压碎、劈碎、折断、磨碎、冲击破碎4锋对锋、锋对钝、钝对锋、钝对钝5对流混合、剪切混合、扩散混合6浆式、涡轮式、旋浆式、特种形式7机壳固定型、机壳旋转型、间歇式、连续式8（略）9高压均质机、离心均质机、超声波均质机三、选择1、B2、B3、A四、简答1、既要适合产品的要求，又要尽量降低能量的消耗。一般根据被粉碎物料的硬度、大小、物料的性质及操作方法来选择合适的粉碎机械，有时还需考虑配置冷却系统以降低粉碎操作时的温升防发热升温现象的产生。2、筛面的运动方式有静止筛面、往复运动筛面、垂直圆运动筛面、平面回转筛面和旋转筛面等。静止筛面通常是倾斜筛面，可通过改变筛面的倾角以改变物料的速度与滞留时间。由于物料在筛面上的筛程较短，所以筛分效果不理想。当筛面比较粗糙时，物料在运动中产生离析作用。往复运动筛面作直线往复运动，物料沿筛面作正、反两个方向的相对滑动。往复运动能促使物料产生离析作用，且筛程也较长，故可获得较好的筛分效果。垂直圆运动筛面在其垂直平面内作较高频率的圆或椭圆运动，其效果与高频率的往复运动筛面差不多。高频圆或椭圆运动筛面可破坏物料颗粒的离析作用使之出现强烈的翻动现象，适合于处理难筛颗粒含量多的物料。平面回转筛面及筛面上的物料在水平面内作圆轨迹运动，它能促进物料的离析作用。物料在这种筛面上的筛程最长，而且其所受的水平方向惯性力在360°范围内周期性地变化方向，因而不易堵塞筛孔，筛分效率和生产效率均较高。这种筛面常用于粉质或颗粒物料的分组与除杂，特别是在生产能力要求较高的情况下。旋转筛面的圆筒形或六角筒形的筛面绕水平轴或倾斜轴旋转，物料在筛筒内相对于筛面运动。这种筛面的利用率相对较小，在任何瞬间只有小部分筛面接触物料，因此生产率较低。但它适用于难筛颗粒含量高的物料筛分，在粮食加工厂常用来处理下脚料。3、固体混和中的离析现象是粒子混合相反的过程，妨碍良好混合，也可使已混合好的混合物重新分层，降低混合物的均匀程度，在混合操作中应充分注意。与离析有关的因素一是固体粒子的物理性质，二是混合机的形式。防止离析产生的方法有：(1)改进配料方法，减小物性相差。(2)在干物料中加入适量液体，如用水润湿物料，适当降低其流功性，有利于混合。(3)改进加料方法、粒子层的重叠方式。在混合机内混合时，下层粒子向上移动，上层粒子向下移动，降低离析程度。(4)对易聚合成团的物料，在混合机内加破碎装置，或增加径向混合的措施。(5)降低混合机内的真空度或破碎程度，减少粉尘量。4、影响乳胶稳定性、粒径等性能的因素主要有乳化方法、乳化剂的种类、容积、温度等。其中乳化剂的结构和种类的影响最大。5、乳化单元操作中乳化剂的作用主要有以下三个方面：(1)降低两相的界面张力，使两相接触面积有可能大幅度增加，促进乳化液微粒化的效用；(2)利用离子性乳化剂在两相界面上配位，提高分散液滴的电荷，加强其相互排斥力，阻止液滴的并合；(3)在分散相的外围形成亲水性(O/W)或亲油性(W/O)型的吸附层，防止液滴的并合。6、胶体磨是由一固定的表面(固定件)和一旋转的表面(转动件)所组成，两表面间有可调节的微小间隙，物料就在此间隙中通过。胶体磨除上述主件外，还有加料斗、出料斗、调整部分、机壳、电动机、传动装置、机座等。当物料通过间隙时，由于转动件高速旋转，附于旋转面上的物料速度最大，而附于固定面上的物料速度为零。其间产生急剧的速度梯度，使物料受到强烈的剪力摩擦和湍流扰动，从而产生乳化作用。五、计算1、球形度为0.806；形状系数为12、面积平均直径101.16mm；体积平均直径107.92mm；沙得平均直径122.81mm3、7.45kJ（略）第五章流态化与气体输送一、名词解释1、固体或液体的颗粒在流体中处于悬浮状态时，流体的速度。2、在流态化状态下相应的流体速度。3、气固流化床操作速度与临界流化速度的比值。4、具有清晰的床层上界面的流化床即为密相流化床。5、也称分离高度。它是指夹带接近于常数的气体出口处距床层料面的高度。6、利用流动的气体在管道中输送粉、粒状物料的一种单元操作。二、填空1散式、聚式 2临界流化速度、最大流化速度3沟流现象、腾涌现象4挡板、气泡长大、腾涌5吸运、压送、循环6粉状0.5-3；颗粒状3-5三、选择1、C2、A3、D4、D5、C四、简答1、(1)灵活高效：输送距离长短灵活，输送物料可以散装，物料粒度范围广，输送量范围较大，易于实现自动化管理，输送效率高，包装和装卸费用低，操作人员少。输送管道能灵活布置，从而使工厂设备的配置合理化。(2)设备简单，占地面积小，可充分利用空间，设备的投资和维修费用小。据统计，采用气力输送的面粉厂的建筑容积要比采用机械输送的同产量的面粉厂减少30%～50%。(3)输送物料不受气候和管道周围环境条件的限制。(4)能够避免物料受潮、污损或混入其他杂物，可以保证输送物料的质量。(5)在输送过程中可以实现多种工艺操作，如混合、粉碎、分级、干燥、冷却、除尘和其他化学反应。(6)可以进行由数点集中送往一处或由一处分散送往数点的操作。2、(1)吸运式气力输送。有以下特点：输送装置处于负压状态下工作，物料和灰尘不会飞逸外扬；适宜于物料从几处向一处集中输送；适用于堆积面广或存放在深处、低处的物料的输送(如仓库、货船等散装物料输送)；喂料方便简单，不受空间位置限制；对卸料器、除尘器的严密性要求高，要求在气密条件下排料，致使设备结构较复杂；输送量、输送距离受到限制，动力消耗较高。(2)压送式气力输送。具有以下特点:适合于大流量、长距离输送。加料装置占有一定高度、结构复杂，需要在密闭条件下加料；卸料器结构简单；能够防止杂质进入系统；容易造成粉尘外扬，输送条件受到限制。(3)混合式气输送具有两者的共同特点，适用于既要集料，又要配料的场合，一般多用于移动式气力输送装置。(4)循环式气力输送。适用于输送细小、贵重或危害性大的粉状物料。其特点是：大部分空气返回接料器进行再循环，部分空气经净化后排入大气，故排入大气的含尘空气少，能减少物料损失、大气污染及净化设备；多一根回风管，同时因回风中带有一定的物料易使风管磨损；输送量较小。3、物料单颗粒在水平管中的运动：当气流速度很小时，物料颗粒在管底不动；当气流速度大于某一最低值时，物料颗粒开始运动，主要是滚动，滑动较少。当气流速度进一步增大，物料颗粒即离开管底作间断悬浮状态运动，即一会儿跳到气流中，一会儿又由气流中沉到管底，接着沿底滚动一段距离，或者马上又悬浮到气流中，周而复始地进行。当气流速度再增加，物料颗粒就处于完全悬浮状态，又由于颗粒本身重力的作用，它不是直线前进，而是边浮边沉地向前运动。平管道中颗粒的悬浮：在水平管道内，物料颗粒的重力方向与气流对颗粒的推力方向垂直，空气动力对颗粒的悬浮不起直接的作用。是除水平推力之外的几种对抗重力的作用，使物料颗粒悬浮。这些力为①紊流时气流的垂直方向分速对颗粒产生的气动力为悬浮力②在管底的颗粒，由于气流速度分布为上部流速大，下部流速小，因此上部静压小，下部静压力大，形成悬浮力。③颗粒旋转引起颗粒周围的环流与气体叠加而产生的马格努斯效应的升力。④由于颗粒处于角的方位，气流对颗粒的气动力在垂直方向有分力。⑤由于颗粒相互间或管壁碰撞而获得的反弹力在垂直方向的分力。颗粒群在水平管道中的运动状态：输料管中物料群的运动状态是随气流速度和浓度的不同而有显著变化的，即气流速度越大，颗粒越接近均匀分布，气流速度越小，越容易出现集团流，直至产生堵塞。4、①弯管半径：绕弯管外半径滑动的料层相当松散，料速比气速慢得多；物料通过弯管时，经过数次碰撞，其轨迹为折线，通常在大颗粒运动时可以观察到；②管壁的摩擦力：当物料以较低的速度与弯管外侧内壁碰撞而失去动能后，最终将导致颗粒与管壁保持接触，并沿管壁作减速滑动；③弯管的长度：弯管越长，物料所经路径越长，其总摩擦力就越大，物料在弯管中的最终速度就越小。5、两相流的总压损，由H机、H接、H加、H摩、H弯、H复、H卸、H升所组成。H机是空气通过作业机的压损；H接是指空气通过接料器的压损；H加是空气使物料加速的压损；H摩是输料管的摩擦压损；H弯是空气和物料经过弯头的压损；H复是物料经过弯头后速度下降而使之重新恢复的压损；H卸是卸料器的压损；H升是使物料提升到一定高度的压损。6、当气流速度大于物料的悬浮速度时，物料就可以被气流带走，进行气力输送。由于影响气力输送的因素很复杂，在实际操作中，输送气流速度常取输送物料悬浮速度的1.5~12倍。对于松散、密度较小的物料，倍数可以较小，反之，倍数较大。输送气流速度也可根据经验数据确定。五、计算1、空床流速为6.99m/s时，流化开始，此时压力降值2110Pa2、临界流化速度0.122m/s3、最大流化速度0.49m/s4、（1）临界流化速度0.0943m/s；操作速度3.3m/s（2）压力降1442Pa（3）传热膜系数12W/m2K5、3.495kW第六章传热学一名词解释1.流体中质点发生相对位移而引起的热交换2.由于密度差而进行的对流3.依靠泵(风机)等外力作用进行的对流4.以电磁波的形式进行的热量传递5.吸收率为1的物体二填空1.补偿圈、浮头、U形管2.增加传热面积、增大传热温差、提高传热系数3.分子的运动、固体、层流流体4.温度差、热传导、热对流、热辐射5.Re=duρ/μ、流体流动形态和湍动程度6.Nu=α·d/λ、被决定准数，包括有对流传热系数α的准数。反映对流传热的强弱程度7.有无相变、流动类型、放置方向、物理参数、管道形状8.大于、小于9.5％三选择1.C2.A3.B4.B5.C、D四简答1、流体的种类和相变化的情况、流体的流动状态、流体的流动原因、流体的物理性质、传热面的形状、大小及位置2、(1)用于乳品、果汁饮料、清凉饮料及啤酒等食品的高温短时和超高温瞬时杀菌（2）用于流体食品物料的快速冷却传热速率公式可以知道，影响间壁式换热器传热速率的因素有：总传热系数、传热面积s、平均温度差.（略）套式换热器优点：构造简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减；适当的选择官内、外径，可使流体的流速较大；且双方的流体作严格的逆流，都有利于传热。套式换热器缺点：管间接头较多，易发生泄漏；单位长度具有传热面积较小。在需要传热面积不太大且要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。五计算1.t=1650-3649x，t=-1072+2.0.94W/(m℃)，0.7W/(m2℃)-0.0023.η=68.54%4.q=19.38W/m2，81℃5.3，70.3℃6.b=0.071m，t=-204lnr-152.57.33.51W8.9.（略）10.3.01×105W/(m2℃)11.（略）12.(1)1.13×10-2W/(m2℃)（2）0.57×10-2W/(m2℃)(3)1.18×10-2W/(m2℃)13.（略）14并流0.49m2，逆流0.42m2，冷却水出口温度35℃，消耗量23.93Kg/h15.（略）161.1517.12.16kg，24.67kg18.℃℃19.89.8℃，152.8kW20.红砖T＝27℃，密度＝0.9321.换热器122.2.25m，2.1kg/s23.并流：130.65m2，逆流：45.15m224.3.477m25.K=730W/(m2℃)，123.8℃26.（略）27.44.8℃，43.9℃L=3.2m，87.2℃制冷与食品冷冻一、名词解释1制冷是利用一些物质在相态改变时产生的冷效应而获得低温源的操作过程。2制冷量也称制冷能力，是指在一定操作条件下（即一定的制冷剂温度、冷凝温度、过冷温度等），单位质量的制冷剂从被冷冻物获取的热量，以Q表示，单位为W3在制冷装置中通过相态变化，不断循环产生冷效应的物质称制冷剂，也称制冷工质。4制冷剂循环量。指单位时间内在制冷机中循环的制冷剂的流量。循环量也分以质量表示和容积表示两种。以质量表示的循环量G为(kg/s)5制冷系数的理论值为6食品在冻结过程中，因食品中水分从表面蒸发，造成食品质量减少或品质下降，俗称“干耗”。二、填空1自由水、结合水2冷藏、冻藏、冻藏3先降温达过冷状态、成核条件4外部非稳态传热、内部非稳态传热5被组织吸收重新回到原来的状态、常常就分离出来，成为汁液而流失、流失液则越多三简答1制冷方式有：空气压缩式制冷、蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷均属于机械压缩制冷，而融解与溶解式制冷、固体升华制冷和液化气体制冷则属于非机械压缩制冷。2若使卡诺循环逆向进行，则其压—容图和温—熵图上的方向与卡诺循环的相反，称为制冷循环，这即为制冷机的工作原理，是制冷技术的理论基础。逆卡诺循环是由四个可逆步骤组成，即两个等温过程（膨胀、压缩）和两个绝热过程（膨胀、压缩）。3食品冻结过程中的温度分布为：外部传热的推动力是食品表面与冷冻介质的温度差。食品表面温度总的趋势是在温度差的作用下持续降低，传热推动力也随之逐渐减小。而在实际操作中，食品表面温度是不断变化的，且温度差直至冻结结束也不会缩小到可以忽略。这是因为表面传热温差与内部传热温差在整个冻结过程中是不断变化、密切相关的，且温度差消失的过程是极为缓慢的。内部传热的推动力是食品表层与内部的温度差。冷冻开始时，食品中各部分的温度可视为均匀一致，当食品表面降温后，食品内部与表面形成了温度梯度，内部的热量逐渐向表面移动，使内部温度不断降低。4水的冻结过程：水冻结成冰的一般过程是先降温达过冷状态，而后由于体系达到了热力学的成核条件，水将在冻结温度下形成冰晶体。食品的冻结过程：各类食品都有一个初始的冻结温度，称为食品的初始冻结点，习惯上称食品的“冰点”。食品在冷冻过程中，由于食品中往往含有大量的水分，因此，当温度不断下降至冻结点后，食品中的水分将发生冻结，这一过程与水冻结成冰的过程大致相似。但由于食品可以被看成是由固体成分与水分构成的溶液体系，食品中的水分是作为溶液中的溶剂存在的，因此食品的冻结过程又有着自身的特点。根据溶液的依数特性，其初始冻结温度总是比纯水的冰点要低。食品中的水分含量和存在状态与食品的冻结点有密切的关系。一般而言，同一种食品的冻结点与其含水量呈正相关。5、（略）6食品冻结的方法有：空气冻结法，由于空气的热导率低，导热性能差，加之与食品间的换热系数小，从而食品冻结所需的时间较长。