食品《食品工程原理》(上)復(fù)習(xí)思考題

1、1 食品工程原理 （上）復(fù)習(xí)思考題1、 從微觀角度解釋流體粘性產(chǎn)生的原因；答：流體流過(guò)固體壁面時(shí)，由于流體對(duì)壁面有附著力的作用，因此在壁面形成一層靜止流體層。同時(shí)，由于分子間的引力作用，使得壁面上的靜止流體層對(duì)相鄰流體層有約束作用，使該層流體流速減慢，離開(kāi)面越遠(yuǎn)其作用越弱，這種流速的差異造成了流體內(nèi)部各層之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于流體層與層之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得流體內(nèi)部相鄰兩層之間必然存在相互作用的內(nèi)摩擦力或粘滯力（這是由于流體層間具有不同動(dòng)量或流速的流體分子的相互滲混、碰撞，導(dǎo)致動(dòng)量的重新分配），結(jié)果使得流得快的流體層對(duì)相鄰流得慢的流體層產(chǎn)生一種牽引作用，而流得慢的流體層對(duì)流得快的流體層產(chǎn)生一種阻礙作

2、用。而流體內(nèi)部的分子間引力也會(huì)對(duì)流體層間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用。所以，我們稱流體運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)磨擦力的性質(zhì)為流體的粘性。流體的粘性是流體內(nèi)在的、抗拒向前運(yùn)動(dòng)的特性。流體粘性產(chǎn)生的根源：分子運(yùn)動(dòng)和分子引力。2、 為什么溫度對(duì)液體和氣體的粘度的影響結(jié)果不同？答：由于液體的分子間距比氣體大的多，所以兩者粘性的主要來(lái)源不同。對(duì)于液體其粘性的主要來(lái)源為分子間引力，而氣體粘性的主要來(lái)源則是分子運(yùn)動(dòng)。所以溫度變化對(duì)兩者粘度的影響不同，溫度升高，液體的粘性減小而氣體的粘性則增大。3、 流體的流動(dòng)型態(tài)有哪幾種？如何判斷？答： 流體的流動(dòng)型態(tài)有層流和湍流兩種型態(tài)，可用雷諾數(shù)re 判斷。對(duì)于園形管道， 當(dāng) re400

3、0 時(shí)，流體呈湍流。4、 不同的流動(dòng)形態(tài)，管內(nèi)流速分布的特點(diǎn)如何？答：管內(nèi)流體作層流流動(dòng)時(shí)，其流速分布呈嚴(yán)格的拋物線，管中心流速最大，其截面上的平均流速為管中心最大流速的1/2；管內(nèi)流體作湍流流動(dòng)時(shí)，其截面上的流速分布不再呈嚴(yán)格的拋物線，管中心流體流速彼此扯平，出現(xiàn)一平坦的區(qū)域；5、 什么是管壁粗糙度？它對(duì)流體流動(dòng)的摩擦系數(shù)影響如何？答： 管壁粗糙度可用絕對(duì)粗糙度和相對(duì)粗糙度表示。絕對(duì)粗糙度是指壁面凸部分的平均高度，用表示；相對(duì)粗糙度是指絕對(duì)粗糙度與管徑之比，即/d ；層流時(shí)，壁面上凹凸不平的部位被各層流流體層所復(fù)蓋，流體與壁面凹凸不平的部位無(wú)劇烈碰撞，所以與無(wú)關(guān)；湍流時(shí)，對(duì)的影響有兩種情況：

4、當(dāng) e 較小時(shí)，層流內(nèi)層厚度較大時(shí)，即時(shí)，情況與層流時(shí)一樣，與無(wú)關(guān)；當(dāng) e 較大時(shí)，層流內(nèi)層厚度較小時(shí)，當(dāng)pv。17、在列管式換熱中，冷、熱流體流經(jīng)的通道是如何選擇的？答： （1）不潔凈易結(jié)垢的流體應(yīng)走便于清洗的一側(cè)；（2）腐蝕性流體應(yīng)走管程，以避免殼體和管束同時(shí)被腐蝕；（3）壓強(qiáng)高的流體宜走管程，以避免殼體承受過(guò)高壓力；（4）對(duì)流傳熱系數(shù)明顯較低的物料宜走管程，以利于提高流速。（5）飽和蒸汽宜走殼程，以便于排出冷凝液；（6）需冷卻的物料宜走殼程，便于散熱。但有時(shí)為了較充分利用高溫流體的熱量，減少熱損失，也可走管程。（7）流量小或粘度大的物料可走殼程，因?yàn)樵谡哿鲹醢宓淖饔孟?，re100 即可達(dá)

5、到湍流；18、為什么當(dāng)傳熱壁面形成污垢層后，其熱阻將大為增加？答：由于污垢層多為非金屬材質(zhì)，其導(dǎo)熱系數(shù)很小，所以其熱阻很大，一但在傳熱面上形成了污垢層后，其傳熱的熱阻將大幅度地增加。19、液體的池內(nèi)沸騰可分為自然對(duì)流、核狀沸騰和膜狀沸騰三個(gè)階段，為什么膜狀沸騰階段的對(duì)流傳熱系數(shù)隨溫度差 t 的增大是先減小后增大？答：當(dāng)達(dá)到膜狀沸騰階段的液體，當(dāng)溫度差t 繼續(xù)增大，將使汽泡形成過(guò)快，汽泡在脫離加熱面前便相互連接、形成汽膜， 把加熱面與液體隔開(kāi)。由于汽膜熱阻要比液膜熱阻大得多，故使對(duì)流傳熱系數(shù)急劇下降； 當(dāng)溫度差 t 繼續(xù)增大到一定值，加熱面的溫度進(jìn)一步提高，熱輻射的影響愈益顯著，于是對(duì)流傳熱系數(shù)

6、再度隨溫度差 t 的增大而迅速增大。20、為什么單靠離心泵銘牌上所標(biāo)的性能參數(shù)的數(shù)值還不能全面反映泵的性能？答：因?yàn)?離心泵銘牌上所標(biāo)的性能參數(shù)的數(shù)值為泵在效率最高點(diǎn)時(shí)的數(shù)值，并不是它們的最高值。21、影響離心泵性能的主要因素有哪些？答：流體的的密度、粘度、電機(jī)的轉(zhuǎn)速和葉輪的直徑。22、湍流流動(dòng)的流體與壁面進(jìn)行對(duì)流傳熱時(shí)，其熱阻為何主要集中于層流內(nèi)層？答：因?yàn)樽魍牧髁鲃?dòng)的流體，只在湍流主體是作湍流流動(dòng)，而在靠近壁面處仍存在著一層作層流流動(dòng)的流體薄層，由于流體的導(dǎo)熱系數(shù)較小，故該層流流動(dòng)的流體薄層的熱阻比湍流主體的熱阻大得多。所以，作湍流流動(dòng)的流體與壁面進(jìn)行傳熱時(shí)，其熱阻主要集中于層流內(nèi)層。23

7、、同一真空蒸發(fā)器在天津和蘭州操作，其真空表的讀數(shù)是否相等，為什么？答：不相等。因?yàn)?，天津和蘭州的大氣壓強(qiáng)不相等。24、根據(jù)終壓或壓縮比的不同范圍，氣體輸送機(jī)械可分成哪幾類？答：根據(jù)終壓或壓縮比的不同范圍，氣體輸送機(jī)械可分成：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵；25、為什么管路流量調(diào)節(jié)是使用離心泵出口管路上的閥門而不使用離心泵入口管路上的閥門？答：因?yàn)閷?duì)于離心泵，若吸入管路阻力愈大，則泵的允許安裝高度愈低，發(fā)生汽蝕的可能性愈大，故為減小泵的吸入管路阻力損失，流量調(diào)節(jié)是使用離心泵入口管路上的閥門而不使用離心泵出口管路上的閥門。26、在蒸汽的冷凝過(guò)程中，蒸汽的流速和流向如何影響其對(duì)流傳熱系數(shù)？答：當(dāng)蒸汽

8、和液膜間的相對(duì)速度10m/s 時(shí)，蒸汽流速的影響可忽略。但當(dāng)蒸汽的流速較大時(shí)，由于氣液界面間摩擦力的增加，會(huì)影響液膜的流動(dòng)。若液膜和蒸汽流向相同，蒸汽將加速冷凝液的流動(dòng)，使膜厚減小，傳熱系數(shù)增大；若兩者為逆向流動(dòng)，則使傳熱系數(shù)減小，但4 當(dāng)逆向流動(dòng)的蒸汽速度很大時(shí)，能沖散液膜使部分壁面直接暴露于蒸汽中，傳熱系數(shù)反而增大。27、工業(yè)上為什么一般不采用過(guò)熱蒸汽作為加熱的熱源？答：若采用過(guò)熱水蒸汽做熱源，則有部分的傳熱面將用于過(guò)熱水蒸汽的冷卻，在蒸汽內(nèi)部存在溫度梯度和熱阻，從而使傳熱系數(shù)大幅度降低，傳熱效果反而不如采用飽和水蒸汽做熱源時(shí)的傳熱效果。28、為什么飽和蒸汽的冷凝和液體沸騰時(shí)的傳熱系數(shù)比無(wú)

9、相變時(shí)大得多？答：通常在傳熱過(guò)程中若發(fā)生流體相態(tài)的變化（如液體的沸騰、氣體的冷凝），其傳熱系數(shù)要比無(wú)相變時(shí)大得多。這是由于相變化時(shí)流體要放出或吸收大量的相變潛熱；另外，傳熱過(guò)程中流體主體溫度恒定，使壁面附近流體能維持較高的溫度梯度，傳熱阻力主要來(lái)自于壁面處的流體層，故其對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)高于同種流體無(wú)相變化時(shí)的傳熱系數(shù)。29、將換熱器兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù)（ 2=10001）各提高一倍，問(wèn)哪種情況下其總傳熱系數(shù)k 變化更為顯著？為什么？30、答：提高 1時(shí)，其總傳熱系數(shù)k 變化更為顯著。因?yàn)?，總傳熱系?shù)k 總是小于兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)，且總傳熱系數(shù)k 總是接近于對(duì)流傳熱系數(shù)小的那側(cè)的數(shù)值。30、管式換

10、熱器中，用飽和水蒸汽走管外加熱管內(nèi)空氣，試問(wèn)： 傳熱系數(shù)接近于哪側(cè)流體的對(duì)流給熱系數(shù)？答：傳熱系數(shù)接近于管內(nèi)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。因?yàn)?，總傳熱系?shù)k 總是小于兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)，且當(dāng)兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，總傳熱系數(shù)k 總是接近于對(duì)流傳熱系數(shù)小的那側(cè)的數(shù)值。由于飽和水蒸汽冷凝為有相變化的對(duì)流傳熱過(guò)程，其對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于無(wú)相變化的管內(nèi)空氣加熱過(guò)程，故傳熱系數(shù)接近于管內(nèi)空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)。31、為什么有些在重力場(chǎng)中很穩(wěn)定的物系無(wú)法用重力式設(shè)備分離，而采用離心式設(shè)備則可很輕易的進(jìn)行分離？答：離心分離設(shè)備可以通過(guò)提高轉(zhuǎn)速或者設(shè)備直徑，提高分離因素。高速離心機(jī)的分離因素可達(dá)每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)。所以，離心分離

11、設(shè)備的分離效果要遠(yuǎn)比重力式好得多， 故有些在重力場(chǎng)中很穩(wěn)定的物系無(wú)法用重力式設(shè)備分離， 而采用離心式設(shè)備則可很輕易的進(jìn)行分離。32、 為什么板框壓濾機(jī)的洗滌速率是最終過(guò)濾速率的1/4 ？答：板框式過(guò)濾機(jī)是采用橫穿法洗滌法，洗水穿過(guò)的濾布面積是過(guò)濾時(shí)的濾布面積的一半，而所穿過(guò)的濾餅厚度為過(guò)濾時(shí)的兩倍，故其洗滌速率為過(guò)濾終了速率的 1/4。33、過(guò)濾介質(zhì)必須具備哪些基本要求？（4 分）答： （1）必須具有多孔性結(jié)構(gòu)，助力小，孔道大小適中。（2）必須有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)，強(qiáng)度不隨操作條件的改變而減弱。（3）必須具有適當(dāng)?shù)谋砻嫣匦?，能加快濾餅卸除。5 食品生產(chǎn)上所用的過(guò)濾介質(zhì)，除具有上述基本要求外，還必須具備如下特點(diǎn)：（4）無(wú)毒；（5）不易滋生微生物，易于清洗消毒；（6）耐腐蝕。34、 什么叫助濾劑？它有何作用？答：助濾劑是一種堅(jiān)硬而形狀不規(guī)則的小顆粒，能形成結(jié)構(gòu)疏松，開(kāi)放且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾餅。其作用是可