食品工程原理

【综合文库】

复习题：

1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。 2 何为绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？ 3 何为不可压缩流体和可压缩流体？

4 写出流体静力学基本方程式，说明该式应用条件。 5 简述静力学方程式的应用。

6 说明流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。 7 何为稳定流动和不稳定流动？

8 写出连续性方程式，说明其物理意义及应用。

9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式，说明各项单位及物理意义。 10应用伯努利方程可以解决哪些问题？

11应用伯努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？ 12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。 13写出牛顿粘性定律，说明式中各项的意义和单位。 14何为牛顿型流体和非牛顿型流体？ 15 Re的物理意义是什么？如何计算？ 16流体的流动类型有哪几种？如何判断？ 17简述离心泵的工作原理及主要部件。 18气缚现象和汽蚀现象有何区别？

19什么叫汽蚀现象？如何防止发生汽蚀现象？ 20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？ 21何为管路特性曲线？何为工作点？

22离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？ 23离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点？

24何为允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵的安装高度？ 25扬程和升扬高度是否相同？

26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因（有哪几种损失） 27比较往复泵和离心泵，各有何特点？

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28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理 29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？ 30何为均相物系？何为非均相物系？

31 影响沉降速度的因素有哪些？各自含义是什么？ 32简述板框压滤机的工作过程。 33过滤有几种方式？

34离心沉降与重力沉降相比，有什么特点？ 35什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？ 36旋风分离器的工作原理？ 37 沉降室（降尘室）的工作原理。 38传热的基本方式有几种？

39什么是热传导、对流传热和热辐射？分别举出2-3个实例。 40说明傅里叶定律的意义，写出其表达式。

41导热中的热阻、推动力概念，单层平壁和多层平壁导热时如何计算其热阻和推动力？ 42为什么住宅中采用双层窗能起到保温作用？

43气温下降，应添加衣服，把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？为什么？ 44保温瓶（热水瓶）在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？ 45总传热系数K的意义，它包含了哪几个分热阻？ 46如何计算传热面积？如何计算壁温？ 47列管式换热器的结构及其选型。 48强化传热的途径。

49何为单效蒸发，何为多效蒸发，多效蒸发与单效蒸发比较有什么优缺点？ 50在蒸发过程中，为提高蒸汽利用率，你以为可采取哪些措施？ 51蒸发中提高传热速率的途径有哪些？ 52与常压蒸发相比真空蒸发有哪些优点。 53常用的机械制冷方式有哪些？

54 简述理想蒸汽压缩式制冷的组成及工作过程。 55分析冻结速率对食品质量的影响。 56常用的去湿方法按作用原理分哪几类？

57湿空气湿度大，则其相对湿度也大，这种说法对吗？为什么？

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58湿物料含水量表示方法有哪几种？如何相互换算？

59何为平衡水分、自由水分、结合水分及非结合水分？如何区分？ 60如何计算湿物料的绝干物料量？

61如何确定干燥过程中绝干空气质量、新鲜空气质量及体积流量？ 62湿空气在进入干燥器之前，常常先进行预热，这样做有什么好处？ 63简述相间传质的类型，并举例说明。

64吸收分离操作的依据是什么？如何选择吸收剂？ 65气液相组成有哪些表达方式？如何相互换算？ 66蒸馏操作的依据是什么？蒸馏操作的作用是什么？ 67简述精馏原理。

68简述筛板塔板、浮阀塔板的简单结构及各自的主要优缺点。 69塔板上气液两相有哪几种接触状态？各有何特点？

70什么是分配系数？什么是选择性系数？萃取操作中分配系数和选择性系数的意义是什么？

71简述超临界流体萃取的基本原理。

计算题：

【1】椰子油流过一内径为20mm的水平管道，其上装有一收缩管，将管径逐渐收缩至12mm，如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为800Pa，试求椰子油的流量。（椰子油密度为940kg/m）

【2】用离心泵将密度为1200kg/m3的水溶液由敞开贮槽A送至高位槽B。已知离心泵吸入管路上各种流动阻力之和

ΣLf，s=10 J/kg、压出管路的ΣL f , D=30J/kg。两槽液面维持恒定，

其间垂直距离为20m。每小时溶液的输送量为30m。若离心泵效率为0.65，求泵的轴功率。

【3】热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m2·℃），冷却水在管内流过， α1=1000W/（m2·℃）。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40W/（m·℃）。试求：

①总传热系数Ko；

②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？ ③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？

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【4】某冷库外壁内、外层砖壁厚均为12cm，中间夹层厚10cm，填以绝缘材料。砖墙的热导率为0.70w/m·k，绝缘材料的热导率为0.04w/m·k，墙外表面温度为10℃ ，内表面为-5℃，试计算进入冷库的热流密度及绝缘材料与砖墙的两接触面上的温度。

【5】今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%。试求：（a）水分蒸发量W；

（b）空气消耗量L、单位空气消耗量l；（c）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。

【6】在直径3.00m的卧式圆筒形贮藏罐内装满花生油，花生油密度为920 kg/m3，贮罐上部最高点处装有压力表，其读数为70kPa。问最大绝对气压是多少?（答案：198.3KPa）

【7】封闭水箱内水面上真空度为0.98kPa，敞口油箱中油面比水箱水面低1.50m。水箱和油箱间连着一压力计，指示液为水银，读数为0.200m，若压力计与水箱相连的臂管内水银液面与水箱水面的高度差为6.11m，求油的密度。（答案：747Kg/m）

【8】用虹吸管从高位牛奶贮槽向下方配料槽供料。高位槽和配料槽均为常压开口式。今要求牛奶在管内以1m/s流速流动，估计牛奶在管内的能量损失为20J/kg，试求高位槽液面虹吸管出口高几米？（答案：2.092m）

【9】牛奶以0.75kg/s的流量流经某泵时压力升高70.5kPa。牛奶的密度为1050 kg/m3，求泵的有效功率。若泵的效率为75%，求泵的轴功率。（答案：50.36W, 67.14W）

【10】用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，流量为45 m/h，槽内水位维持稳定，泵入口与贮槽水面的垂直距离为1.5m，水洗塔顶水管出口与贮槽液面的垂直距离为14m。管路尺寸均为Φ76mm×2.5mm。在操作条件下，泵入口真空表读数为25kPa，塔顶水管出口压力表读数为98 kPa，水流经吸入管和排除管的能量损失分别为2u2和10u2，试求泵的有效功率。

【11】面包炉的炉墙由一层耐火黏木砖,一层红砖,中间填以硅藻土填料层所组成.硅藻土层厚度为50mm,热导率为0.14 W/(m·K),红砖层厚度为250mm，热导率为0.7 W/(m·K).试求红砖层厚度必须增加多少倍,才能使不采用硅藻土的炉墙与上述炉墙的热阻相同。

【12】直径为Ф60mmх3mm的钢管用30mm厚的软木包扎,其外用100mm厚的保温灰包扎,以作为绝热层.现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层表面温度为10℃。已知软木和保温灰的平均热导率分别为0.043和0.07 W/(m·K),试求每米管长的冷量损失量,W/m.。

【13】牛奶在Ф32mmх3.5mm的不锈钢管中流过,管外用蒸汽加热.管内牛奶的表面传热系数为500 W/(m2·K),管外蒸汽对管壁的表面传热系数为2022 W/(m2·K)。不锈钢的热导率为17.5 W/(m·K),求总热阻和传热系数.如管内有0.5mm厚的有机垢层,其热导率为1.5 W/(m·K),求热阻为原来的多少倍?

【14】在果汁预热器中,参加换热的热水进口温度为98℃,出口温度为75℃.果汁的进口温度

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为5℃,出口温度为65℃.求两种流体顺流和逆流时的平均温度差,并将两者作比较。

【15】用套管换热器将果汁由80℃冷却到20℃,果汁比热容为3187J/(kg·K),流量为150kg/h.冷却水与果汁呈逆流进入换热器,进口和出口温度分别为6℃和16℃.若传热系数为350 W/(m2·K),计算换热面积和冷却水流量。

【16】用单效蒸发器将果汁由固形物质量分数0.12浓缩到0.28,进料流量为88kg/h, 蒸发室中的温度为60℃, 沸点进料, 采用的加热蒸汽表压为69kPa,计算蒸汽耗量.

【17】用单效蒸发器将果汁由固形物质量分数0.10浓缩到0.45/进料温度为51.7℃,进料液流量为2500kg/h.蒸发温度为54.4℃,溶液的沸点升高为2.32K,比热容为2.68 kJ/(kg·K)。加热蒸汽温度为121℃.蒸发器的传热系数为2.84kW/(m·K).求蒸汽器的换热面积和加热蒸汽经济性。

【18】在常压干燥器中，用新鲜空气干燥某种湿物料。已知条件为：温度15℃，比焓33.5kJ/kg的新鲜空气在加热室中升温至90℃后送入干燥器，离开干燥器的空气温度为50℃.干燥器的热损失为11.52MJ/h。每小时处理280kg湿物料，湿物料干基含水量为0.15，进料温度15℃，干物料产品干基含水量为0.01，出料温度40℃，绝干物料比热容1.16kJ/(kg·K)。试求：（1）干燥产品质量流量；（2）水分蒸发量；（3）新鲜空气耗量。

【19】某糖厂用干燥器将砂糖湿基含水量由0.20干燥到0.05，每小时处理湿物料900kg。干燥介质原为20℃、相对湿度0.60的空气，经加热器升温到120℃进入干燥器。离开干燥器的空气湿度为40℃，相对湿度0.80。求：（1）水分蒸发量；（2）空气消耗量和单位空气用量；（3）产品量；（4）若鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量是多少？

【20】在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。求蒸气消耗量。

【21】一食品冷藏室由内层为19 mm厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm厚的混凝土所组成。内壁面温度为-17.8 ℃,混凝土外壁面温度为29.4 ℃。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0.151，0.0433，0.762 W/(m·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。（答案：b2=0.128m,T3= -15.9℃）

【22】有一蒸汽管外径为25 mm，管外包有两层保温材料，每层厚均为25 mm。外层与内层保温材料的热导率之比为5，此时的热损失为Q。今将内、外两层材料互换位置，且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变，则热损失为Q′，求Q′Q，说明何种材料放在里层为好。(答案：Q "/Q=1.64,显然，将热导率大的放在外层（或将热导率小的放在内层）热损失较小。)

【23】在逆流换热器中，用初温为20 ℃的水将1.25 kg/s的液体［比热容为1.9 kJ/(kg·K)、密度为850 kg/m］由80 ℃冷却到30 ℃。换热器的列管直径为Φ25 mm×2.5 mm,水走管内。

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水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m·K）和1 700W/（m·K）,污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ℃，管壁的热导率??45 W/(m?K),求水的流量和换热器的传热面积。(答案：水的流量0.9454kg/s,S=13.8m)

【24】在套管换热器中采用并流的方式用水冷却油。水的进、出口温度分别为15 ℃和40 ℃，油的进、出口温度分别为150 ℃和100 ℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80 ℃，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，且仍为并流，换热器除管长外，其他尺寸不变，若原换热器的管长为1 m，求现在需要的管长。设换热器的热损失可忽略。(L’=1.86m)

【25】在单效真空蒸发器内，每小时将1 500kg牛奶从质量分数15%浓缩到50%。已知进料的平均比热容为3.90kJ/（kg.K），温度为80℃，加热蒸汽表压10Pa，出料温度为60℃，蒸发器传热系数为1 160W/(m.K)，热损失可取为5%。试求：（1）蒸发水量和成品量；（2）加热蒸汽消耗量；（3）蒸发器传热面积。(L=450kg/h,D=1122kg/h,S=9.9m2)

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