食品工程原理

1、復(fù)習(xí)題：1 簡述食品工程原理在食品工業(yè)中的作用和地位。2 何為絕對壓力、表壓和真空度？它們之間有何關(guān)系？3 何為不可壓縮流體和可壓縮流體？4 寫出流體靜力學(xué)基本方程式，說明該式應(yīng)用條件。5 簡述靜力學(xué)方程式的應(yīng)用。6 說明流體的體積流量、質(zhì)量流量、流速（平均流速）及質(zhì)量流速的定義及相互關(guān)系。7 何為穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動？8 寫出連續(xù)性方程式，說明其物理意義及應(yīng)用。9 分別寫出理想流體和實際流體的伯努利方程式，說明各項單位及物理意義。10應(yīng)用伯努利方程可以解決哪些問題？11應(yīng)用伯努利方程式時，應(yīng)注意哪些問題？如何選取基準(zhǔn)面和截面？12簡述流體粘度的定義、物理意義及粘度的單位。13寫出牛頓粘性定律

2、，說明式中各項的意義和單位。14何為牛頓型流體和非牛頓型流體？15 Re的物理意義是什么？如何計算？16流體的流動類型有哪幾種？如何判斷？17簡述離心泵的工作原理及主要部件。18氣縛現(xiàn)象和汽蝕現(xiàn)象有何區(qū)別？19什么叫汽蝕現(xiàn)象？如何防止發(fā)生汽蝕現(xiàn)象？20離心泵在啟動前為什么要在泵內(nèi)充滿液體？21何為管路特性曲線？何為工作點？ 22離心泵的主要性能參數(shù)有哪些？各自的定義和單位是什么？23離心泵流量調(diào)節(jié)方法有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？24何為允許吸上真空度和汽蝕余量？如何確定離心泵的安裝高度？25揚程和升揚高度是否相同？26 簡述泵的有效功率小于軸功率的原因（有哪幾種損失）27比較往復(fù)泵和離心泵，各有何

3、特點？28簡述混合均勻度的的判斷依據(jù)以及混合機理29影響乳化液穩(wěn)定性的主要因素有哪些？30何為均相物系？何為非均相物系？31 影響沉降速度的因素有哪些？各自含義是什么？32簡述板框壓濾機的工作過程。33過濾有幾種方式？34離心沉降與重力沉降相比，有什么特點？35什么叫離心分離因數(shù)？其值大小說明什么？36旋風(fēng)分離器的工作原理？37 沉降室（降塵室）的工作原理。38傳熱的基本方式有幾種？39什么是熱傳導(dǎo)、對流傳熱和熱輻射？分別舉出2-3個實例。40說明傅里葉定律的意義，寫出其表達式。41導(dǎo)熱中的熱阻、推動力概念，單層平壁和多層平壁導(dǎo)熱時如何計算其熱阻和推動力？42為什么住宅中采用雙層窗能起到保溫作

4、用？43氣溫下降，應(yīng)添加衣服，把保暖性好的衣服穿在里面好，還是穿在外面好？為什么？44保溫瓶（熱水瓶）在設(shè)計和使用過程中采取了哪些防止熱損失的措施？45總傳熱系數(shù)K的意義，它包含了哪幾個分熱阻？46如何計算傳熱面積？如何計算壁溫？47列管式換熱器的結(jié)構(gòu)及其選型。48強化傳熱的途徑。49何為單效蒸發(fā)，何為多效蒸發(fā)，多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)比較有什么優(yōu)缺點？50在蒸發(fā)過程中，為提高蒸汽利用率，你以為可采取哪些措施？51蒸發(fā)中提高傳熱速率的途徑有哪些？52與常壓蒸發(fā)相比真空蒸發(fā)有哪些優(yōu)點。53常用的機械制冷方式有哪些？54 簡述理想蒸汽壓縮式制冷的組成及工作過程。55分析凍結(jié)速率對食品質(zhì)量的影響。56常用

5、的去濕方法按作用原理分哪幾類？57濕空氣濕度大，則其相對濕度也大，這種說法對嗎？為什么？58濕物料含水量表示方法有哪幾種？如何相互換算？59何為平衡水分、自由水分、結(jié)合水分及非結(jié)合水分？如何區(qū)分？60如何計算濕物料的絕干物料量？61如何確定干燥過程中絕干空氣質(zhì)量、新鮮空氣質(zhì)量及體積流量？62濕空氣在進入干燥器之前，常常先進行預(yù)熱，這樣做有什么好處？63簡述相間傳質(zhì)的類型，并舉例說明。64吸收分離操作的依據(jù)是什么？如何選擇吸收劑？65氣液相組成有哪些表達方式？如何相互換算？66蒸餾操作的依據(jù)是什么？蒸餾操作的作用是什么？67簡述精餾原理。68簡述篩板塔板、浮閥塔板的簡單結(jié)構(gòu)及各自的主要優(yōu)缺點。6

6、9塔板上氣液兩相有哪幾種接觸狀態(tài)？各有何特點？70什么是分配系數(shù)？什么是選擇性系數(shù)？萃取操作中分配系數(shù)和選擇性系數(shù)的意義是什么？71簡述超臨界流體萃取的基本原理。計算題：【1】椰子油流過一內(nèi)徑為20mm的水平管道，其上裝有一收縮管，將管徑逐漸收縮至12mm，如果從未收縮管段和收縮至最小處之間測得的壓力差為800Pa，試求椰子油的流量。（椰子油密度為940kg/m3）【2】用離心泵將密度為1200kg/m3的水溶液由敞開貯槽A送至高位槽B。已知離心泵吸入管路上各種流動阻力之和Lf，s=10 J/kg、壓出管路的L f , D=30J/kg。兩槽液面維持恒定，其間垂直距離為20m。每小時溶液的輸送

7、量為30m3。若離心泵效率為0.65，求泵的軸功率。 【3】熱空氣在冷卻管管外流過，2=90W/（m2·），冷卻水在管內(nèi)流過， 1=1000W/（m2·）。冷卻管外徑do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的=40W/（m·）。試求：總傳熱系數(shù)Ko；管外對流傳熱系數(shù)2增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？管內(nèi)對流傳熱系數(shù)1增加一倍，總傳熱系數(shù)有何變化？【4】某冷庫外壁內(nèi)、外層磚壁厚均為12cm，中間夾層厚10cm，填以絕緣材料。磚墻的熱導(dǎo)率為0.70w/m·k，絕緣材料的熱導(dǎo)率為0.04w/m·k，墻外表面溫度為10 ，內(nèi)表面為-5，試計算進入冷庫的熱

8、流密度及絕緣材料與磚墻的兩接觸面上的溫度?！?】今有一干燥器，濕物料處理量為800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%減至4%（均為濕基）。干燥介質(zhì)為空氣，初溫15，相對濕度為50%，經(jīng)預(yù)熱器加熱至120進入干燥器，出干燥器時降溫至45，相對濕度為80%。試求：（a）水分蒸發(fā)量W； （b）空氣消耗量L、單位空氣消耗量； （c）如鼓風(fēng)機裝在進口處，求鼓風(fēng)機之風(fēng)量V。【6】在直徑3.00m的臥式圓筒形貯藏罐內(nèi)裝滿花生油，花生油密度為920 kg/m3，貯罐上部最高點處裝有壓力表，其讀數(shù)為70kPa。問最大絕對氣壓是多少?（答案：198.3KPa）【7】封閉水箱內(nèi)水面上真空度為0.98kPa，敞口

9、油箱中油面比水箱水面低1.50m。水箱和油箱間連著一壓力計，指示液為水銀，讀數(shù)為0.200m，若壓力計與水箱相連的臂管內(nèi)水銀液面與水箱水面的高度差為6.11m，求油的密度。（答案：747Kg/m3）【8】用虹吸管從高位牛奶貯槽向下方配料槽供料。高位槽和配料槽均為常壓開口式。今要求牛奶在管內(nèi)以1m/s流速流動，估計牛奶在管內(nèi)的能量損失為20J/kg，試求高位槽液面虹吸管出口高幾米？（答案：2.092m）【9】牛奶以0.75kg/s的流量流經(jīng)某泵時壓力升高70.5kPa。牛奶的密度為1050 kg/m3，求泵的有效功率。若泵的效率為75%，求泵的軸功率。（答案：50.36W, 67.14W）【10

10、】用離心泵把20的水從貯槽送至水洗塔頂部，流量為45 m3/h，槽內(nèi)水位維持穩(wěn)定，泵入口與貯槽水面的垂直距離為1.5m，水洗塔頂水管出口與貯槽液面的垂直距離為14m。管路尺寸均為76mm×2.5mm。在操作條件下，泵入口真空表讀數(shù)為25kPa，塔頂水管出口壓力表讀數(shù)為98 kPa，水流經(jīng)吸入管和排除管的能量損失分別為2u2和10u2，試求泵的有效功率?！?1】面包爐的爐墻由一層耐火黏木磚,一層紅磚,中間填以硅藻土填料層所組成.硅藻土層厚度為50mm,熱導(dǎo)率為0.14 W/(m·K),紅磚層厚度為250mm，熱導(dǎo)率為0.7 W/(m·K).試求紅磚層厚度必須增加多少

11、倍,才能使不采用硅藻土的爐墻與上述爐墻的熱阻相同?！?2】直徑為60mm3mm的鋼管用30mm厚的軟木包扎,其外用100mm厚的保溫灰包扎,以作為絕熱層.現(xiàn)測得鋼管外壁面溫度為-110,絕熱層表面溫度為10。已知軟木和保溫灰的平均熱導(dǎo)率分別為0.043和0.07 W/(m·K),試求每米管長的冷量損失量,W/m.。【13】牛奶在32mm3.5mm的不銹鋼管中流過,管外用蒸汽加熱.管內(nèi)牛奶的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為500 W/(m2·K),管外蒸汽對管壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為2000 W/(m2·K)。不銹鋼的熱導(dǎo)率為17.5 W/(m·K),求總熱阻和傳熱系數(shù).如管內(nèi)有

12、0.5mm厚的有機垢層,其熱導(dǎo)率為1.5 W/(m·K),求熱阻為原來的多少倍?【14】在果汁預(yù)熱器中,參加換熱的熱水進口溫度為98,出口溫度為75.果汁的進口溫度為5,出口溫度為65.求兩種流體順流和逆流時的平均溫度差,并將兩者作比較?！?5】用套管換熱器將果汁由80冷卻到20,果汁比熱容為3187J/(kg·K),流量為150kg/h.冷卻水與果汁呈逆流進入換熱器,進口和出口溫度分別為6和16.若傳熱系數(shù)為350 W/(m2·K),計算換熱面積和冷卻水流量。【16】用單效蒸發(fā)器將果汁由固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.12濃縮到0.28,進料流量為88kg/h, 蒸發(fā)室中的溫

13、度為60, 沸點進料, 采用的加熱蒸汽表壓為69kPa,計算蒸汽耗量.【17】用單效蒸發(fā)器將果汁由固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10濃縮到0.45/進料溫度為51.7,進料液流量為2500kg/h.蒸發(fā)溫度為54.4,溶液的沸點升高為2.32K,比熱容為2.68 kJ/(kg·K)。加熱蒸汽溫度為121.蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為2.84kW/(m2·K).求蒸汽器的換熱面積和加熱蒸汽經(jīng)濟性。【18】在常壓干燥器中，用新鮮空氣干燥某種濕物料。已知條件為：溫度15，比焓33.5kJ/kg的新鮮空氣在加熱室中升溫至90后送入干燥器，離開干燥器的空氣溫度為50.干燥器的熱損失為11.52MJ/h。每

14、小時處理280kg濕物料，濕物料干基含水量為0.15，進料溫度15，干物料產(chǎn)品干基含水量為0.01，出料溫度40，絕干物料比熱容1.16kJ/(kg·K)。試求：（1）干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量；（2）水分蒸發(fā)量；（3）新鮮空氣耗量?！?9】某糖廠用干燥器將砂糖濕基含水量由0.20干燥到0.05，每小時處理濕物料900kg。干燥介質(zhì)原為20、相對濕度0.60的空氣，經(jīng)加熱器升溫到120進入干燥器。離開干燥器的空氣濕度為40，相對濕度0.80。求：（1）水分蒸發(fā)量；（2）空氣消耗量和單位空氣用量；（3）產(chǎn)品量；（4）若鼓風(fēng)機裝在新鮮空氣進口處，風(fēng)機的風(fēng)量是多少？【20】在空氣預(yù)熱器中用蒸氣將流量

15、1000kg/h，30的空氣預(yù)熱至66，所用加熱蒸氣溫度143.4，離開預(yù)熱器的溫度為138.8。求蒸氣消耗量?！?1】一食品冷藏室由內(nèi)層為19 mm厚的松木，中層為軟木層，外層為51 mm厚的混凝土所組成。內(nèi)壁面溫度為-17.8 ,混凝土外壁面溫度為29.4 。松木、軟木和混凝土的平均熱導(dǎo)率分別為0.151，0.0433，0.762 W/(m·K)，要求該冷藏室的熱損失為15W/m2。求所需軟木的厚度及松木和軟木接觸面處的溫度。（答案：b2=0.128m,T3= -15.9）【22】有一蒸汽管外徑為25 mm，管外包有兩層保溫材料，每層厚均為25 mm。外層與內(nèi)層保溫材料的熱導(dǎo)率之

16、比為5，此時的熱損失為Q。今將內(nèi)、外兩層材料互換位置，且設(shè)管外壁與外層保溫層外表面的溫度均不變，則熱損失為Q，求QQ，說明何種材料放在里層為好。(答案：Q '/Q=1.64,顯然，將熱導(dǎo)率大的放在外層（或?qū)釋?dǎo)率小的放在內(nèi)層）熱損失較小。) 【23】在逆流換熱器中，用初溫為20 的水將1.25 kg/s的液體比熱容為1.9 kJ/(kg·K)、密度為850 kg/m3由80 冷卻到30 。換熱器的列管直徑為25 mm×2.5 mm,水走管內(nèi)。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為850 W/（m2·K）和1 700W/（m2·K）,污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于50 ，管壁的熱導(dǎo)率,求水的流量和換熱器的傳熱面積。(答案：水的流量0.9454kg/s,S=13.8m2)【24】在套管換熱器中采用并流的方式用水冷卻油。水的進、出口溫度分別為15 和40 ，油的進、出口溫度分別為150 和100 ?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80 ， 假設(shè)油和水的流量、進口溫度及