食品工程原理复习试题

食品工程原理复习试题一、单项选择题（每题2分，共20分）1.流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。A.1/2B.1/4C.1/8D.1/162.离心泵铭牌上标明的扬程是指（）。A.功率最大时的扬程B.最大流量时的扬程C.泵的最大扬程D.效率最高时的扬程3.某物料在干燥过程中达到临界含水量之后，继续干燥则（）。A.干燥速率不变B.干燥速率下降C.干燥速率提高D.物料温度不变4.对流传热系数的单位是（）。A.W/(m²·K)B.J/(kg·K)C.Pa·sD.m²/s5.萃取操作的依据是（）。A.溶解度差异B.沸点差异C.密度差异D.蒸汽压差异6.精馏塔的进料热状况参数q=1，表示进料为（）。A.饱和蒸汽B.饱和液体C.气液混合物D.过热蒸汽7.在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，空气应走（）。A.壳程B.管程C.壳程或管程均可D.无法确定8.真空蒸发的优点不包括（）。A.降低沸点B.减少传热面积C.节省加热蒸汽D.提高传热系数9.过滤操作中，过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩。当滤液体积增加一倍时，过滤时间为原来的（）倍。A.1B.2C.2√2D.410.下列哪种设备不属于流体输送设备（）。A.离心泵B.往复泵C.板框压滤机D.旋涡泵

二、填空题（每空1分，共20分）1.流体的黏度越大，其流动性越______。2.雷诺数Re反映了流体流动时______力与______力的对比关系。3.离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。4.干燥过程中，物料的平衡水分与______和______有关。5.对流传热的热阻主要集中在______。6.萃取剂的选择原则是______、______、______等。7.精馏塔的塔顶温度______塔底温度。8.蒸发操作中，二次蒸汽的汽化潜热______加热蒸汽的汽化潜热。9.过滤速率的计算公式为______。10.提高蒸发器生产强度的主要途径是______和______。

三、简答题（每题10分，共30分）1.简述离心泵的工作原理。2.说明影响对流传热系数的因素有哪些。3.简述过滤操作的基本原理及过滤设备的分类。

四、计算题（每题15分，共30分）1.用一输送清水的离心泵将河水输送至水塔，水塔内水面高于泵的进口水面30m。已知泵的流量为50m³/h，吸水管和压水管的总阻力损失为5mH₂O。试求泵所需的扬程。若泵的效率为70%，求泵的轴功率。（水的密度ρ=1000kg/m³）2.在一单效蒸发器中，将1000kg/h的某种水溶液从10%浓缩至30%。加热蒸汽压力为200kPa（绝压），其汽化潜热为2168kJ/kg；蒸发器内二次蒸汽压力为50kPa（绝压），其汽化潜热为2304kJ/kg。已知蒸发器的传热系数K=1500W/(m²·K)，有效传热温差为30K。试求蒸发器的传热面积。

答案

一、单项选择题1.D2.D3.B4.A5.A6.B7.B8.B9.C10.C

二、填空题1.差2.惯性；黏性3.泵的特性；管路特性4.空气状态；物料性质5.滞流内层6.选择性好；溶解度大；与原溶剂互不相溶7.低于8.小于9.dV/dτ=KAΔp/μrL10.提高传热系数；降低热损失

三、简答题1.离心泵的工作原理：离心泵主要由叶轮、泵壳、轴封装置等组成。当泵内充满液体时，叶轮在电机带动下高速旋转，叶轮中的液体在离心力的作用下被甩向四周，从叶轮中心被抛向外缘时获得了能量，静压能和动能都增加。液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳内流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，部分动能转变为静压能，使液体压力进一步提高。然后液体从泵出口进入排出管路，输送到所需的地方。在叶轮中心处，由于液体被甩出而形成一定的真空度，外界液体在大气压的作用下进入泵内，填补被排出液体的位置，从而形成了连续的液体输送。2.影响对流传热系数的因素：流体的种类：不同的流体，其物理性质（如密度、黏度、比热容等）不同，对流传热系数也不同。例如，液体的对流传热系数一般大于气体。流体的相态变化：有相变的对流传热（如蒸汽冷凝、液体沸腾）的传热系数比无相变的对流传热系数大得多。流体的流动状态：湍流时的对流传热系数大于层流。一般通过增加流速或改变流道形状等方式使流体达到湍流状态来提高传热系数。流体的物性：如密度、黏度、比热容、导热系数等。密度和比热容影响流体携带和传递热量的能力，黏度影响流体的流动状态，导热系数影响热量传递的速率。传热壁面的形状、大小和位置：壁面的形状（如平板、圆管等）、尺寸大小以及放置方式（水平或垂直等）都会影响对流传热系数。例如，垂直放置的平板与水平放置的平板在相同条件下对流传热系数不同。3.过滤操作的基本原理及过滤设备的分类：基本原理：过滤是利用过滤介质将悬浮液中的固体颗粒与液体分离的操作。悬浮液在压力差等推动力作用下，通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质表面或内部孔隙中，而液体则透过滤饼和过滤介质流出，从而实现固液分离。过滤设备分类：重力过滤设备：如无滤布的过滤槽，依靠悬浮液自身重力产生的压力差进行过滤，常用于啤酒酿造等行业。加压过滤设备：如板框压滤机，通过在悬浮液上方施加压力，使滤液在压力差作用下通过过滤介质。板框压滤机结构简单，过滤面积大，但劳动强度大，间歇操作。真空过滤设备：如转筒真空过滤机，利用抽真空在过滤介质两侧形成压力差实现过滤。转筒真空过滤机可连续操作，适用于处理量大、腐蚀性强的悬浮液。离心过滤设备：如三足式离心机，利用离心力的作用使悬浮液中的固体颗粒和液体分离。离心过滤设备分离效率高，适用于分离含固体颗粒较多的悬浮液。

四、计算题1.求泵所需的扬程：根据能量衡算方程\(H=z_2z_1+h_f\)，其中\(z_2z_1=30m\)，\(h_f=5mH₂O\)，所以泵所需的扬程\(H=30+5=35mH₂O\)。求泵的轴功率：已知流量\(Q=50m³/h=50/3600m³/s\)，扬程\(H=35mH₂O\)，水的密度\(\rho=1000kg/m³\)，泵的效率\(\eta=70\%\)。根据泵的有效功率公式\(P_e=\rhogQH\)，可得有效功率\(P_e=1000×9.81×(50/3600)×35≈4778W\)。再根据轴功率公式\(P=P_e/\eta\)，可得轴功率\(P=4778/0.7≈6826W=6.826kW\)。2.求水分蒸发量：已知进料量\(F=1000kg/h\)，进料浓度\(x_0=10\%\)，出料浓度\(x_1=30\%\)。根据溶质守恒\(Fx_0=(FW)x_1\)，可得水分蒸发量\(W=F(1x_0/x_1)=1000×(10.1/0.3)≈667kg/h\)。求蒸发器的传热面积：已知加热蒸汽压力为\(200kPa\)（绝压），汽化潜热\(r_1=2168kJ/kg\)；二次蒸汽压力为\(50kPa\)（绝压），汽化潜热\(r_2=2304kJ/kg\)。根据传热速率方程\(Q=KAΔt\)，其中\(Q=Wr_1\)，\(Δt=30K\)，\(K=1500W/(m²·K)\)。先将\(W=66