食品工程原理復(fù)習(xí)題

1、食品工程原理復(fù)習(xí)題 單元操作的應(yīng)用及特點(diǎn)？ 1、若干個(gè)單元操作串聯(lián)起來組成一個(gè)工藝過程。 2、均為物理性操作，只改變物料的狀態(tài)或其物理性質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。 3、同一食品生產(chǎn)過程中可能會飽含多個(gè)相同的的單元操作。 4、單元操作用于不同的生產(chǎn)過程其基本原理相同，進(jìn)行該操作的設(shè)備也可以通用。 單元操作按其理論基礎(chǔ)可分為下列三類： （1）流體流動(dòng)過程 （2）傳熱過程 （3）傳質(zhì)過程 三傳理論 1、動(dòng)量傳遞(momentum transfer)：流體流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生動(dòng)量傳遞，故流體流動(dòng)過程也稱為動(dòng)量傳遞過程。凡是遵循流體流動(dòng)基本規(guī)律的單元操作，到可以用動(dòng)量傳遞的理論去研究。 2、熱量傳遞(heat

2、 transfer): 物體被加熱或冷卻的過程也稱為物體的傳熱過程。凡是遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作，到可以用熱量傳遞的理論去研究。 3、質(zhì)量傳遞(mass transfer): 兩相間物質(zhì)的傳遞過程即為質(zhì)量傳遞。凡是遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作，到可以用質(zhì)量傳遞的理論去研究。 單元操作與三傳的關(guān)系 “三傳理論”是單元操作的理論基礎(chǔ)，單元操作是“三傳理論”的具體應(yīng)用。 同時(shí)，“三傳理論”和單元操作也是食品工程技術(shù)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。 國際單位制中的單位是由基本單位、輔助單位和具有專門名稱的導(dǎo)出單位構(gòu)成的。 物料衡算的步驟： （1）根據(jù)題意畫出各物流的流程示意圖，物料的流向用箭頭表示，并標(biāo)上已知數(shù)據(jù)與

3、待求量。 （2）規(guī)定衡算基準(zhǔn)，一般選用單位進(jìn)料量或排料量、時(shí)間及設(shè)備的單位體積等作為計(jì)算的基準(zhǔn)。在較復(fù)雜的流程示意圖上應(yīng)圈出衡算的范圍，列出衡算式，求解未知量。 平衡關(guān)系可用來判斷過程能否進(jìn)行，以及進(jìn)行的方向和能達(dá)到的限度。 顆粒大小和攪拌對溶解速率有影響：原因：由大塊改為許多小快，能使固體食鹽與溶液的接觸面積增大；由不攪拌改為攪拌，能使溶液質(zhì)點(diǎn)對流。其結(jié)果能減小溶解過程的阻力 過程的傳遞速率與推動(dòng)力成正比，與阻力成反比 流體: 在剪應(yīng)力作用下能產(chǎn)生連續(xù)變形的物體，流體是氣體與液體的總稱。 質(zhì)點(diǎn)：由大量分子構(gòu)成的微團(tuán)，其尺寸遠(yuǎn)小于設(shè)備 尺寸、遠(yuǎn)大于分子自由程。 工程意義：利用連續(xù)的數(shù)學(xué)工具，從

4、宏觀研究函數(shù)流體。 流體的特征：具有流動(dòng)性； 無固定形狀，隨容器形狀而變化； 受外力作用時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。 不可壓縮流體：流體的體積如果不隨壓力及溫度變化，這種流體稱為不可壓縮流體。 可壓縮流體：流體的體積如果隨壓力及溫度變化，則稱為可壓縮流體。 質(zhì)量力：萬有引力、達(dá)朗貝爾力 表面力：壓力、剪力 壓力：流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓強(qiáng)，習(xí)慣上又稱為壓力。 壓力的特性： 流體壓力與作用面垂直，并指向該作用面； 任意界面兩側(cè)所受壓力，大小相等、方向相反； 作用于任意點(diǎn)不同方向上的壓力在數(shù)值上均相同。 壓力的單位: 帕斯卡, pa, n/m2 (法定單位); 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓, atm;

5、某流體在柱高度; bar（巴）或kgf/cm2等。 表壓絕對壓力大氣壓力 真空度大氣壓力絕對壓力 粘性：流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為粘性 運(yùn)動(dòng)著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間由于分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的相互作用力，稱為流體的內(nèi)摩擦力或粘滯力。流體運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的大小，體現(xiàn)了流體粘性的大小。 牛頓粘性定律：? 指示液的選?。?指示液與被測流體不互溶，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 其密度要大于被測流體密度。 應(yīng)根據(jù)被測流體的種類及壓差的大小選擇指示液。 質(zhì)量流速 ： 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。 穩(wěn)定流動(dòng)：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量僅隨位置變化，而不隨時(shí)間變化： ?u?y t,p,u?f(x,y,

6、z) 不穩(wěn)定流動(dòng)：流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位置變化，也隨時(shí)間變化： t,p,u?f(x,y,z,?) 位能：流體受重力作用在不同高度所具有的能量。1kg的流體所具有的位能為zg（j/kg）。 理想流體是指流動(dòng)中沒有摩擦阻力的流體。 利用柏努利方程與連續(xù)性方程，可以確定： 管內(nèi)流體的流量； 輸送設(shè)備的功率； 管路中流體的壓力； 容器間的相對位置等。 位能基準(zhǔn)面的選?。罕仨毰c地面平行； 宜于選取兩截面中位置較低的截面； 若截面不是水平面，而是垂直于地面，則基準(zhǔn)面應(yīng)選過管中心線的 水平面。 截面的選取：與流體的流動(dòng)方向相垂直； 兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動(dòng)； 截面宜選在已知量多、計(jì)算方便處。

7、層流（或滯流）：流體質(zhì)點(diǎn)僅沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)無徑向脈動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間互不混合； 湍流（或紊流） ：流體質(zhì)點(diǎn)除了沿管軸方向向前流動(dòng)外，還有徑向脈動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的速度在大小和方向上都隨時(shí)變化，質(zhì)點(diǎn)互相碰撞和混合。 re反映了流體流動(dòng)中慣性力與粘性力的對比關(guān)系，標(biāo)志著流體流動(dòng)的湍動(dòng)程度。 流動(dòng)邊界層：存在著較大速度梯度的流體層區(qū)域，即流速降為主體流速的99以內(nèi)的區(qū)域。 邊界層厚度：邊界層外緣與壁面間的垂直距離。 邊界層區(qū)（邊界層內(nèi)）：沿板面法向的速度梯度很大，需考慮粘度的影響，剪應(yīng)力不可忽略。 主流區(qū)（邊界層外）：速度梯度很小，剪應(yīng)力可以忽略，可視為理想流體 。 邊界層分離的必要條件： 流

8、體具有粘性； 流動(dòng)過程中存在逆壓梯度 邊界層分離的后果：產(chǎn)生大量旋渦； 造成較大的能量損失。 直管阻力：流體流經(jīng)一定直徑的直管時(shí)由于內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力； 局部阻力：流體流經(jīng)管件、閥門等局部地方由于流速大小及方向的改變而引起的阻力。 減少流動(dòng)阻力的途徑： 管路盡可能短，盡量走直線，少拐彎； 盡量不安裝不必要的管件和閥門等； 管徑適當(dāng)大些。 設(shè)計(jì)型計(jì)算步驟： 設(shè)計(jì)要求：規(guī)定輸液量vs，確定一經(jīng)濟(jì)的管徑及供液點(diǎn)提供的位能z1(或靜壓能p1)。 給定條件：（1）供液與需液點(diǎn)的距離，即管長l； （2）管道材料與管件的配置，即?及 ； （3）需液點(diǎn)的位置z2及壓力p2； （4）輸送機(jī)械 we。 選擇適宜流

9、速-確定經(jīng)濟(jì)管徑 安裝及優(yōu)缺點(diǎn)：（1）安裝在穩(wěn)定流段，上游l10d，下游l5d； （2）結(jié)構(gòu)簡單，制造與安裝方便 ； （3）能量損失較大 。 泵的分類，按工作原理分：葉片式泵 往 復(fù) 泵 旋轉(zhuǎn)式泵 按用途分：清水泵 油泵 耐腐蝕泵 雜質(zhì)泵 離心泵的選用：（1）根據(jù)液體的性質(zhì)確定類型 （2）確定管路流量和所需外加壓頭。 q?生產(chǎn)任務(wù)，h ?管路的特性方程。 （3）根據(jù)所需q和h確定泵的型號 查性能表或曲線，要求泵的h和q與管路所需相適應(yīng)。 若需q有變，以最大q為準(zhǔn)，h應(yīng)以最大q值查找。 若泵的h和q與管路所需不符，在鄰型號中找h和q都稍大一點(diǎn)的。 若幾個(gè)型號都行，應(yīng)選在操作條件下?最高者 若液體

10、性質(zhì)與清水相差大，則應(yīng)對所選泵的特性曲線和參數(shù)進(jìn)行校正，看是否能滿足要求。 為保險(xiǎn)，所選泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。 離心泵的安裝與操作 安裝：安裝高度應(yīng)小于允許安裝高度 盡量減少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝于出口管路。 操作：啟動(dòng)前應(yīng)灌泵，并排氣。 應(yīng)在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)泵 停泵前先關(guān)閉出口閥，以免損壞葉輪 經(jīng)常檢查軸封情況 往復(fù)泵的操作要點(diǎn)和流量調(diào)節(jié) （1）適用場合與流體(q不太大，h較高，非腐蝕和懸浮物) （2）安裝高度有一定的限制 （3）有自吸作用，啟動(dòng)前無需要灌泵 （4）一般不設(shè)出口閥，有也必須打開啟動(dòng) （5）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法：用旁路閥調(diào)節(jié)流量改變曲

11、柄轉(zhuǎn)速 氣體輸送機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 ： 氣體輸送壓力不高，但量大，動(dòng)力消耗大 產(chǎn)生高壓氣體：終到設(shè)備壓力高 生產(chǎn)真空：上游設(shè)備負(fù)壓操作 氣體輸送機(jī)械的一般特點(diǎn) 動(dòng)力消耗大 設(shè)備體積龐大 特殊性氣體的可壓縮性 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 葉輪直徑較大適應(yīng)大風(fēng)量 葉片數(shù)較多 葉片有平直、前彎、后彎 不求高效率時(shí)前彎 機(jī)殼內(nèi)逐漸擴(kuò)大的通道及出口截面常為為矩形 熱的傳遞是由于系統(tǒng)內(nèi)或物體內(nèi)溫度不同而引起的，根據(jù)傳熱機(jī)理不同，傳熱的基本方式有三種：熱傳導(dǎo) 對流 輻射 強(qiáng)制對流： 因泵（或風(fēng)機(jī)）或攪拌等外力所導(dǎo)致的對流稱為強(qiáng)制對流。 自然對流： 由于流體各處的溫度不同而引起的密度差異，致使流體產(chǎn)生相對位移，這種對 流稱為自然對流。 因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞，稱為熱輻射。 溫度場：空間中各點(diǎn)在某一瞬間的溫度分布，稱為溫度場。 傳熱速率（熱流量）：單位時(shí)間通過傳熱面積的熱量。用q表示，單位w (j/s)。 熱通量（熱流密度）：單位時(shí)間通過單位傳熱面積的熱量q ，單位w/m2 單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量與溫度梯度及垂直于熱流方向的截面積成正比 某冷庫外壁內(nèi)、外層磚