2023年研究生類農(nóng)學(xué)碩士聯(lián)考(M.Agr.)食品工程原理考試題庫

2023年研究生類農(nóng)學(xué)碩士聯(lián)考(M.Agr卷I一.歷年考點試題黑鉆版(共50題)1.如果在換熱器中冷流體側(cè)的熱阻遠大于熱流體側(cè)的熱阻，則管壁溫度更接近______；2.水在一段光滑水平圓管中做穩(wěn)定層流流動，若管道內(nèi)徑不變，流量加倍，則壓降是原來的______。A.1.6倍B.2倍C.3.2倍D.4.2倍3.流體的流動形態(tài)可分為______幾種。4.旋風(fēng)分離器的直徑越大，分離效率越______。5.從容器A向容器B輸送果汁，兩容器間的壓強差和液面差維持恒定。輸送管線的內(nèi)徑為50mm，管線總長為L，流動的局部阻力可忽略不計，流量為Q。今要求輸送量增加50%，故需對管線進行改裝，有如下幾種方案：

(1)將原管線換成內(nèi)徑為75mm、長度為L的管子；

(2)在原管線上并聯(lián)一根內(nèi)徑為50mm、長度為L/2的管子；

(3)在原管線上并聯(lián)一根內(nèi)徑為25mm、長度為L的管子。

試通過計算給出哪(幾)個方案可行。假設(shè)在各種情況下，摩擦系數(shù)不變。6.當(dāng)其他條件都保持不變時，提高轉(zhuǎn)鼓真空過濾機的轉(zhuǎn)速，則過濾機的生產(chǎn)能力______。A.提高B.降低C.不變D.不一定7.001型離子交換樹脂可與水溶液中的______離子進行交換。8.68mm×4mm的無縫鋼管內(nèi)通過表壓為0.2MPa的飽和水蒸氣。管外包30mm厚的保溫層，λ=0.080W/(m·K)。該管設(shè)置于溫度為20℃的大氣中。已知管內(nèi)壁與蒸汽的對流傳熱系數(shù)為5000W/(m2·K)，保溫層外表面與大氣的對流傳熱系數(shù)為10W/(m2·K)。求蒸汽流經(jīng)每米管長的冷凝量及保溫層外表面的溫度。9.用離心泵將水池的水抽吸到水塔中，設(shè)水池和水塔水面維持恒定，若離心泵在正常操作范圍內(nèi)工作，開大出口閥門將導(dǎo)致______。A.送水量增加，泵的壓頭下降B.送水量增加，泵的壓頭增大C.送水量增加，泵的軸功率不變D.送水量增加，泵的軸功率下降10.灰體的輻射能力可以大于黑體的輻射能力。11.現(xiàn)要分離某水溶液中含有的A，B，C等幾種不揮發(fā)性有機物溶質(zhì)，它們的物理及化學(xué)性質(zhì)較為相似。請你用在食品工程原理中學(xué)到的有關(guān)知識，給出三種以上可能的分離方法，說明相應(yīng)的分離原理及應(yīng)注意的問題。12.有一套管換熱器，內(nèi)管為38mm×2mm的銅管，今以絕對壓強為300kPa(飽和溫度為133℃)的飽和水蒸氣將管內(nèi)的5000kg/h的某液體從33℃加熱到75℃。現(xiàn)因某種原因，該液體的流率減小到1350kg/h，而要求進、出口溫度不變。如仍使用原換熱器進行換熱，你將采取什么措施?并計算建議改變的項目。

已知兩種流率下液體在管內(nèi)均為湍流，且物性常數(shù)不變；蒸汽的冷凝對流傳熱系數(shù)值比液體的大得多，污垢熱阻可以忽略不計。13.某攪拌槽中盛有6000kg的料液，其比熱容為4.00kJ/(kg·K)，初溫為100℃。槽內(nèi)設(shè)有蛇管，管內(nèi)通有冷水用以冷卻槽中的液體，冷卻水的進口溫度為25℃，流量為1500kg/h。換熱面積為6m2，總傳熱系數(shù)為230W/(m2·K)。槽內(nèi)料液溫度均一，求將料液冷卻到60℃所需時間。14.水在一段水平管中穩(wěn)定流動，若流量不變，管道內(nèi)徑變?yōu)樵瓉淼囊话?，?dāng)流動處于阻力平方區(qū)時，則壓降是原來的______。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍15.有一分離A、B雙組分理想溶液的常壓精餾塔，如圖所示，操作參數(shù)如下，進料量F=157kmol/h，飽和液體進料，料液中含易揮發(fā)組分A的摩爾分率=0.3(摩爾分率，下同)，塔頂流出液量40kmol/h，其組成=0.96，回流量=80kmol/h，回流液溫度40℃。塔頂?shù)谝粚影迳蠝囟?2.5℃，測得塔內(nèi)的平均壓力=102.7kPa，已知塔釜的傳熱面積為60m2，總傳熱系數(shù)K=2280kJ/(m2·h·℃)，相對揮發(fā)度α=2.5。計算此時塔釜間接加熱蒸氣的溫度為多少?

附：溶液的汽化潛熱為30400kJ/kmol，平均比熱容為155kg/(kmol·℃)，純組分A的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系為

p0，kPa；t，℃。16.平衡水分是______水分。17.流化床傳熱均勻的主要原因是______。18.與逆流蒸發(fā)相比，順流蒸發(fā)對濃縮熱敏性食品有利。19.在正常精餾操作下，提高回流比，則塔板的分離能力______；20.如果流體所受剪應(yīng)力與速度梯度成正比，則該種流體稱為______流體。21.轉(zhuǎn)鼓真空過濾機的轉(zhuǎn)速越大，則其表面的濾餅厚度越______。22.提高溫度，濕空氣的相對濕度______；23.計算流體局部流動阻力的方法有______。24.寫出工業(yè)上使用的一個導(dǎo)熱干燥器的名稱______。25.在蒸發(fā)操作中，任一效中溶液的沸點不會______二次蒸汽的溫度。A.高于B.等于C.低于D.大于等于26.某乳品廠用噴霧干燥設(shè)備生產(chǎn)奶粉，每小時處理濕基含水量50%的牛奶100kg，干燥后奶粉的濕基含水量為2%。空氣初始狀態(tài)為25℃，濕度為0.016kg/kg絕干氣，預(yù)熱至150℃后進入噴霧塔。排出的廢氣溫度為86.5℃，設(shè)牛奶進入干燥室的溫度為50℃，對外界的熱損失為209kJ/kg水分，牛奶進出噴霧塔所帶入的熱量為146kJ/kg水分，求所需空氣的體積流量。27.在一單程列管換熱器中用飽和水蒸氣加熱食用油。溫度為160℃的飽和蒸汽在殼程冷凝，冷凝液在飽和溫度下排出。食用油在管程流動，并由20℃加熱到106℃。列管換熱器尺寸為：列管直徑為19mm×2mm、管長為4m，共有25根管子。若換熱器的傳熱量為125kW，蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W/(m2·K)，油側(cè)污垢熱阻為0.0005m2·K/W，管壁熱阻和蒸汽側(cè)污垢熱阻可忽略，求管內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。

又若油的流速增加1倍，此時若換熱器的總傳熱系數(shù)為原來的1.75倍，求油的出口溫度。假設(shè)油的物性不變。28.空氣在水平圓管內(nèi)做穩(wěn)定層流流動時，管中心的流速是平均流速的______。A.2倍B.0.5倍C.1倍D.0.8倍29.強化對流傳熱的途徑是______。30.流體的流動形態(tài)有______。31.水在一段水平管中穩(wěn)定流動，若流量不變，管道內(nèi)徑變?yōu)樵瓉淼囊话耄?dāng)流動處于層流時，則壓降是原來的______。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍32.由開口高位槽經(jīng)附圖所示的管路向開口低位槽輸送液體，兩槽液面恒定，其間垂直距離為Z。當(dāng)閥門A和B全開時兩條并聯(lián)管路與總管的長度(包括一切局部阻力的當(dāng)量長度)以及管徑有如下關(guān)系：

∑lA=∑lB=2∑lT，dA=dB=dT=d，

下標(biāo)A，B及T分別表示并聯(lián)管路A，B及總管路。求閥門A和B全開時總流量比關(guān)閉任一閥門時總流量增加的百分?jǐn)?shù)。已知管子為水力光滑管，摩擦系數(shù)可用下式計算：λ=0.3164/Re0.25。

33.在全回流時，達到指定的分離要求所需的理論板數(shù)______。34.提高溫度，濕空氣的相對濕度______。35.水分在濕物料中的存在哪幾種形式?按干燥中被除去的難易程度(由難到易)排序。36.用一板框過濾機恒壓過濾某種懸浮液，過濾時間為2h，得濾液20m3。過濾后用10%濾液量的洗滌液(物性與濾液相同)洗滌，每次拆裝等所需時間為15min。已知該操作過程中的過濾介質(zhì)當(dāng)量濾液量Ve=2.5m3。求該過濾機的生產(chǎn)能力。37.什么是精餾原理?在精餾裝置中主要包括哪幾部分，每一部分起什么作用?38.對難溶氣體，必為______所控制。39.精餾塔在最小回流比時操作，也可以達到規(guī)定的分離要求。40.用精餾的方法能否獲得純組分?為什么獲得的組分純度越高，所需的塔板數(shù)越多?說明原因。41.提高壓強，氣體的擴散系數(shù)______；42.當(dāng)其他條件都保持不變時，提高轉(zhuǎn)鼓真空過濾機的轉(zhuǎn)速，則過濾機______。A.生產(chǎn)能力提高B.生產(chǎn)能力降低C.濾餅厚度提高D.濾餅厚度降低43.平衡水分是______；44.若理想氣體的溫度為227℃，則體積膨脹系數(shù)為______；45.對于兩組分溶液，若氣液平衡時有yA=yB，則不能用普通蒸餾法加以分離。46.液體的熱導(dǎo)率隨溫度的升高而______。47.降塵室的生產(chǎn)能力與含塵氣體中顆粒的密度、大小有關(guān)。48.提高冷凝傳熱的溫差，則冷凝傳熱量______。49.冷凝傳熱的熱阻主要集中在______。50.用板框壓濾機在恒定壓強差1.5×105Pa下過濾某種水的懸浮液時得到如下過濾方程：(q+0.06)2=2.79×10-4(τ+12.9)，式中，q的單位為m，τ的單位為s。已知濾餅不可壓縮，濾漿中固體含量很低，密度可取為1000kg/m3，每米3濾液生成的濾餅體積為6.73×10-3m3。壓濾機的框內(nèi)尺寸為1.0m×1.0m×0.035m，共25個濾框。今用一離心泵將上述懸浮液送入壓濾機內(nèi)，離心泵的特性曲線方程為H=33.2-0.81Q，式中，H的單位為m，Q的單位為m3/h。開口的濾漿槽內(nèi)液面與壓濾機入口在同一水平面上，并保持不變。濾漿在輸送管路中的流動阻力可以忽略。求獲得50m3濾液所需的過濾時間。卷I參考答案一.歷年考點試題黑鉆版1.參考答案：熱流體2.參考答案：BCD3.參考答案：層流與湍流4.參考答案：低5.參考答案：在高壓容器A液面(1-1截面)與容器B(2-2截面)間列柏努利方程，即

(1)

式中：ω=0，Δz=c1，u1=u2≈0，Δp=c2

代入式(1)，得：

因為

所以

(2)

方案一：將原管線換成內(nèi)徑為75mm、長度為L的管子

由式(2)，得：

(3)

(3)/(2)得：

方案二：在原管線上并聯(lián)一根內(nèi)徑為50mm、長度為L/2的管子

由于整個管路的流動阻力為單根管的流動阻力與兩根管并聯(lián)部分的流動阻力之和，故有：

或

(4)

(4)/(2)得：

方案三：在原管線上并聯(lián)一根內(nèi)徑為25mm、長度為L的管子

從以上計算結(jié)果可以得出：只有方案一即將原管線換成內(nèi)徑為75mm、長度為L的管子可行。6.參考答案：A7.參考答案：陽8.參考答案：以保溫層外表面為基準(zhǔn)，取管壁的熱導(dǎo)率λ1=45W/(m·K)，

r1=30×10-3m，r2=34×10-3m，r3=64×10-3m

(1)每米管長的蒸汽冷凝量。

Q=KOSOΔTm=KO(πdOL)ΔTm=Wsr

所以

(1)

其中：

水蒸氣絕對壓強為300kPa，其飽和溫度Ts=133.3℃，汽化潛熱r=2168kJ/kg

ΔTm=133.3-20=113.3(℃)

(恒溫差傳熱)

將以上各值代入式(1)，得：

(2)保溫層外表面的溫度TW。

由Q=αOSO(TW-20)=αO(πdOL)(TW-20)

得：9.參考答案：A10.參考答案：A11.參考答案：用在食品工程原理中學(xué)到的有關(guān)知識，可能的分離方法有：(1)吸附；(2)離子交換；(3)液-液萃??；(4)膜分離；(5)分步結(jié)晶。

其分離原理是：吸附利用溶質(zhì)的吸附力不同而將混合物分離；離子交換是利用離子的交換能力不同而將混合物分離，在使用中，如果溶質(zhì)是中性的，可調(diào)節(jié)溶液的pH值使其帶上電荷，再根據(jù)電荷的性質(zhì)(正或負)來選擇相應(yīng)的離子交換樹脂(陽或陰離子交換樹脂)；液一液萃取利用溶質(zhì)(在另一液相中)的溶解度不同而將混合物分離，所加入的另一液相(溶劑)要與原溶劑完全不互溶或至多是部分互溶；膜分離利用溶質(zhì)的分子大小(或分子量大小)不同而將混合物分離；分步結(jié)晶利用溶質(zhì)的溶解度不同而將混合物分離。12.參考答案：變動前：

Q=Wccpc(Tc2-Tc1)=KSΔTm

變動后：

Q'=W'ccpc(Tc2-Tc1)=K'SΔT'm

兩式相比，得：

(1)

由題意，得：

K=α，K'=α'

故

又

故

變動前：

將以上數(shù)據(jù)代入式(1)得：

所以ΔT'm=59.3(℃)

而

解得：T'=115.8(℃)。

查飽和水蒸氣表可知，115.8℃的壓強為177kPa，故將水蒸氣壓強從300kPa降至177kPa即可。13.參考答案：設(shè)在冷卻的任意時刻t，料液的溫度為T，冷卻劑的出口溫度為Tc2，則有：

所以

或

(1)

其中：

對料槽內(nèi)的料液作熱衡算，有：

-Wccpc(Tc2-Tc1)dt=GcphdT

將式(1)代入可得：

Wccpc(T-Tc1)(β-1)dt=GcphdT

積分上式可得：

14.參考答案：D15.參考答案：因塔底再沸器內(nèi)為恒溫差傳熱(一側(cè)為水蒸氣冷凝，一側(cè)為溶液沸騰)，因此傳熱速率方程為：

QB=KS(Ts-tbW)

所以

(1)

由上式可以看出，要求出Ts，必先求出QB和tbw。因此，求出這兩個值是本題的關(guān)鍵。

W=F-D=157-40=117(kmol/h)

FxF=DxD+WxW

xW=(57×0.3-40×0.96)/117=0.0744

對于理想溶液，有

所以

所以

由經(jīng)驗公式得：

即tbW=109.3(℃)

注意：當(dāng)塔外回流不是泡點回流時，塔內(nèi)外回流量不同。對如圖所示的虛線框做總物料和總能量衡算，有：

V1+L=V2+L。

(1)

V1H+LI=V2H+L0IR

(2)

由式(1)得：

V2-V1=L-L0

(1)'

由式(2)得：

(V2-V1)H=LI-L0IR

(2)'

將式(1)'代入式(2)'，得：

(L-L0)H=LI-L0IR

所以

由此式可以看出：若為泡點回流，即tb1=tR，則L=L0，即塔內(nèi)外回流量相等；若為冷液體回流，即tb1＞tR，則L＞L0，即塔內(nèi)回流量大于塔外回流量。而精餾段操作線方程中的回流比指的是塔內(nèi)回流比。

所以

所以L=1.217L0=1.217×80=97.36(kmol/h)

QB=V'rB=[(L+D)+(q-1)F]

泡點進料，q=1

所以QB=(97.36+40)×30400=4.18×106(kJ/h)

將tbW、QB之值代入式(1)，得：

Ts=4.18×106/(2280×60)+109.3=140(℃)

即塔底再沸器內(nèi)加熱用飽和水蒸氣的溫度為140℃。16.參考答案：不能除去17.參考答案：①固體粒子的熱容遠比氣體的大，②粒子的劇烈運動，③劇烈的對流混合18.參考答案：A19.參考答案：上升20.參考答案：牛頓21.參考答案：薄22.參考答案：減小23.參考答案：當(dāng)量長度法和阻力系數(shù)法24.參考答案：滾筒干燥器25.參考答案：C26.參考答案：將物料濕基含水量轉(zhuǎn)換為干基含水量：

絕干物料量：

GC=G1(1-ω1)=100×(1-0.5)=50(kg/h)

汽化水分量：

W=GC(X1-X2)=50×(1-0.02041)=48.98(kg/s)

本題為非等焓干燥過程：

代入數(shù)據(jù)，得：

ε=0-[-146+209]=-63(kJ/kg汽化水)

I1=(1.0+1.93H0)t1+2500H0

=(1.0+1.93×0.016)×150+2500×0.016

=194.6(kJ/kg絕干氣)

所以

(1)

I2=(1.0+1.93H2)×86.5+2500H2

(2)

(1)、(2)式聯(lián)立，解得：

H2=0.040(kg/kg絕干氣)

I2=193.2(kJ/kg絕干氣)

絕干空氣流量：

空氣的濕比容：

新鮮空氣的體積流量為：

V=LvH=2040×0.865=1765(m3/h)27.參考答案：管內(nèi)油側(cè)的對流傳熱系數(shù)。

對數(shù)平均溫差：

傳熱面積：

SO=nπdOL=25×π×0.019×4=5.966(m2)

總傳熱系數(shù)：

而

解得：αi=358.4[W/(m2·K)]

(2)油的流速加倍后的出口溫度。

由

得：

所以

即

解得：T'c2=99.2(℃)。28.參考答案：A29.參考答案：減薄滯流內(nèi)層的厚度30.參考答案：層流和湍流兩種31.參考答案：C32.參考答案：在高位槽液面(1-1')至低位槽液面(2-2')間列柏努利方程，得：

將ω=Δp=Δu2=0，Δz=-z代入上式，得：

(1)

情況1．關(guān)閉閥B，此時為單一管線，流量為Q1，則

(2)

其中

情況2．閥