《食品工程原理》期末考試復(fù)習(xí)題及參考答案

1/7食品工程原理復(fù)習(xí)題(課程代碼252403)一、填空題（本大題共15小題）1、計(jì)算管道流體局部阻力的方法有:________________，_________________,其相應(yīng)的阻力計(jì)算公式為________________，__________________。參考答案：阻力系數(shù)法當(dāng)量長度法Wf=,Wf=2、牛頓冷卻定律的表達(dá)式為__________________，對流傳熱系數(shù)α的單位是________________。參考答案：Q=A(T－t)W/m2,K3、采用真空蒸發(fā)時，需要在冷凝器后安裝真空裝置，其作用是排除_________________，以維持蒸發(fā)操作所要求的_____________。參考答案：不凝氣體真空度4、相對濕度φ值可以反映濕空氣吸收水汽能力的大小，當(dāng)φ值大時，表示該濕空氣的吸收水汽的能力_________;當(dāng)φ=0時。表示該空氣為_______________。參考答案：弱絕對干空氣5、當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.0×105Pa，一設(shè)備絕壓為3.0×104Pa，其表壓為；真空度為。參考答案：—7.0×104Pa7.0×104Pa6、圓管管內(nèi)流體流動，流體最大流速位于。參考答案：管心線7、已知雷諾準(zhǔn)數(shù)為1×105，管子相對粗糙度為0.005，則流動時的摩擦系數(shù)為。參考答案：0.0328、今選用一單級單吸離心泵，如所需流量為15m3/h，揚(yáng)程為29m，則所選離心泵型號為。參考答案：IS50—32—1609、傳熱基本方程式是，其中是傳熱推動力參考答案：Q=KA△tm△tm10、流體物性對對流傳熱的影響用表示。參考答案：Pr11、流量計(jì)的安裝方向上，孔板流量計(jì)只能安裝，轉(zhuǎn)子流量計(jì)只能安裝。參考答案：水平垂直12、當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.0×105Pa，一設(shè)備絕壓為2.0×104Pa，其表壓為；真空度為。參考答案：—8.0×104Pa8.0×104Pa13、已知雷諾準(zhǔn)數(shù)為1×105，管子相對粗糙度為0.002，則流動時的摩擦系數(shù)為。參考答案：0.02514、流體流型對對流傳熱的影響用表示。參考答案：Re15、在一定空氣狀態(tài)下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分為__________；首先除去的水分為____________；不能用干燥方法除的水分為__________。參考答案：自由水分非結(jié)合水分平衡水分二、名詞解釋（本大題共12小題）1、非穩(wěn)態(tài)流動參考答案：流體在各截面上的有關(guān)物理量如溫度T、壓力p、流速u等既隨位置變化，也隨時間變化，即T,p,u=f(xyzθ),這樣的流動稱為非穩(wěn)態(tài)流動或不穩(wěn)定流動。2、平均流速參考答案：單位時間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動方向上所流經(jīng)的距離。3、普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr參考答案：,為無因次的數(shù)群，表示流體定壓比熱容、黏度和熱導(dǎo)率等物理性質(zhì)對對流傳熱的影響。4、干基含水量X參考答案：即濕物料中水分質(zhì)量與絕干物料的質(zhì)量的比值，也即單位質(zhì)量的絕干物料所含的水分量。5、離心分離因數(shù)Kc參考答案：是指離心機(jī)產(chǎn)生的離心加速度與重力加速度之比。常速（KC<3000），高速（3000<KC<50000），超速（KC>500000）。6、單效真空蒸發(fā)參考答案：在真空條件下，使含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸氣，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為蒸發(fā)。蒸發(fā)過程中溶液沸騰產(chǎn)生的蒸汽不再利用而直接冷凝排除，這樣的蒸發(fā)稱為單效真空蒸發(fā)。7、臨界含水量Xc參考答案：恒速干燥階段與降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)或分界點(diǎn)叫臨界點(diǎn)，臨界點(diǎn)所對應(yīng)的物料含水量稱為臨界含水量Xc。8、濕空氣露點(diǎn)Td參考答案：一定壓力下，將不飽和空氣等濕降溫至飽和，出現(xiàn)第一滴露珠時的溫度。濕度H與露點(diǎn)td的關(guān)系：9、穩(wěn)態(tài)流動參考答案：流體在各截面上的有關(guān)物理量如溫度T、壓力p、流速u等僅隨位置變化，不隨時間變化，即T,p,u=f(xyz),這樣的流動稱為穩(wěn)態(tài)流動或穩(wěn)定流動。10、雷諾準(zhǔn)數(shù)Re參考答案：，為無因次的數(shù)群，是流體流動形態(tài)的判定依據(jù)，Re反映了流體流動中慣性力與黏性力的對比關(guān)系，標(biāo)志著流體流動的湍動程度。Re≤2000時，流動為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)；Re≥4000時，一般出現(xiàn)湍流，此區(qū)稱為湍流區(qū)；2000<Re<4000時，流動可能是層流，也可能是湍流，該區(qū)稱為不穩(wěn)定的過渡區(qū)。11、濾餅過濾參考答案：利用一種過濾介質(zhì)，將濾漿置于過濾介質(zhì)上，固相部分濾餅沉積于過濾介質(zhì)上形成濾餅層過濾介質(zhì)孔徑可能大于濾漿中部分顆粒，因而過濾初始時會有一些細(xì)小顆粒穿過介質(zhì)，使濾液渾濁。隨后顆粒在介質(zhì)表面形成濾餅層，層內(nèi)的孔道可小于過濾介質(zhì)的孔道，而且小粒子還會在孔道中和孔口堆積，發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，使小粒子也被截留，濾液變清，這樣的過濾叫濾餅過濾。12、多效蒸發(fā)參考答案：若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可提高加熱蒸氣（生蒸氣）的利用率，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。三、計(jì)算題（本大題共6小題）1、水平管路由一段φ89×4mm的管1和一段φ108×4mm的管2串聯(lián)而成。若水以9×10－3m3/s的體積流量流動，試求水在各段管內(nèi)的速度、質(zhì)量流量和質(zhì)量流速各為多少？參考答案：解：作圖（4’）φ89×4mm的管1其內(nèi)徑為d1=89-2×4=81mm=0.081m則平均流速U1=1.75m/s質(zhì)量流量qm=qv質(zhì)量流速G=u1ρ=1.75×1000=1750kg/m2.sφ108×4mm的管2其內(nèi)徑為d2=108－2×4=100mm=0.1m則平均流速U1=1.15m/s質(zhì)量流量qm=qv質(zhì)量流速G=u1ρ=1.15×1000=1150kg/m2.s2、常壓下濕空氣的溫度為80℃、相對濕度為10％。試求該濕空氣中水蒸汽的分壓、濕空氣濕度、濕比體積、濕比熱容及焓。參考答案：解：作圖（4’）水蒸氣分壓pv查飽和水蒸氣表80℃時ps=47.38kpaPw=ps×φ=47.38×10％=4.738kpa濕空氣濕度H濕比體積vH=1.05m3/kg絕干氣3、水流經(jīng)由大小管組成的串聯(lián)管路，其尺寸分別為φ76×4mm和φ57×3.5mm。已知水的密度為1000kg/m3，體積流量為18m3/h,試分別計(jì)算水在大管和小管中的（1）質(zhì)量流量；（2）平均流速；（3）質(zhì)量流速。參考答案：解：作圖（4’）φ76×4mm的管1其內(nèi)徑為d1=76-2×4=68mm=0.068m則平均流速U1=1.38m/s質(zhì)量流量qm=qv質(zhì)量流速G=u1ρ=1380kg/m2.sφ57×3.5mm的管2其內(nèi)徑為d2=57－2×3.5=50mm=0.05m則平均流速U1=2.55m/s質(zhì)量流量qm=qv質(zhì)量流速G=u1ρ=2.55×1000=2550kg/m2.s4、一換熱器，熱流體溫度由進(jìn)口120℃變?yōu)槌隹?0℃。冷流體由進(jìn)口20℃加熱至出口50℃，試分別計(jì)算采用順流和逆流操作時，各自的傳熱平均溫度差。通過計(jì)算結(jié)果說明那種操作方式對傳熱有利。參考答案：解：作圖（4’）（1）并流操作：Δt1=T1-t1=120-20=100℃Δt2=T2-t2=90-50=40℃℃（2）逆流操作：Δt1=T1-t2=120-50=70℃Δt2=T2-t1=90-20=70℃則℃（3）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在操作條件相同的情況下，采用逆流操作會得到更大的傳熱溫度差，對傳熱有利。5、水流經(jīng)由大小管組成的串聯(lián)管路，其尺寸分別為φ89×4mm和φ57×3.5mm。已知水的密度為1000kg/m3，體積流量為18m3/h,試分別計(jì)算水在大管和小管中的（1）質(zhì)量流量；（2）平均流速；（3）質(zhì)量流速。參考答案：解：作圖（4’）φ76×4mm的管1其內(nèi)徑為d1=89-2×4=81mm=0.081m則平均流速U1=0.97m/s質(zhì)量流量qm=qv質(zhì)量流速G=u1ρ=970kg/m2.sφ57×3.5mm的管2其內(nèi)徑為d2=57－2×3.5=50mm=0.05m則平均流速U1=2.55m/s質(zhì)量流量qm=qv質(zhì)量流速G=u1ρ=2550kg/m2.s6、一套管式換熱器中，熱流體溫度由進(jìn)口120℃變?yōu)槌隹?0℃，冷流體由進(jìn)口20℃加熱至出口60℃，試通過計(jì)算結(jié)果說明那種操作方式對傳熱有利。參考答案：解：作圖（4’）（1）并流操作：Δt1=T1-t1=120-20=100℃Δt2=T2-t2=70-60=10℃℃（2）逆流操作：Δt1=T1-t2=120-60=60℃Δt2=T2-t1=70-20=50℃則℃根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在操作條件相同的情況下，采用逆流操作會得到更大的傳熱溫度差，對傳熱有利。四、簡答題（本大題共3小題）1、流體流動有幾種類型，判斷的依據(jù)是什么？參考答案：答案要點(diǎn)：湍流與層流兩種流型判定依據(jù)是雷諾準(zhǔn)數(shù)，即Re=duρ/μ當(dāng)Re＜2000為層流區(qū)當(dāng)Re＞4000為湍流區(qū)當(dāng)2000＜Re＜4000為過渡區(qū)。2、強(qiáng)化傳熱的主要措施有哪些？參考答案：答案要點(diǎn)：1．增大傳熱平均溫差2．增大單位體積的傳熱面積3．增大總傳熱系數(shù)K（1）增大流體流速（2）增大流體端動性（提高流體Re）（3）改變傳熱面形狀和增加粗糙度。3、簡述順流加料多效蒸發(fā)操作流程的優(yōu)缺點(diǎn)？參考答案：答案要點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：在操作過程中，蒸發(fā)室的壓強(qiáng)依效序遞減，料液在效間流動不需用泵；料液的沸點(diǎn)依效序遞降，使前效料進(jìn)入后效時放出顯熱，供一部分水汽化，有自蒸發(fā)現(xiàn)象產(chǎn)生，可以獲得更多的二次蒸汽；料液的濃度依效序遞增，高濃度料液在低溫下蒸發(fā)，對熱敏性物料有利；在最低溫度下排出濃縮液，降低了蒸發(fā)系統(tǒng)的熱損失。缺點(diǎn)：沿料液流動方向濃度逐漸增高，致使傳熱系數(shù)下降，在后二效中尤為嚴(yán)重。五、論述題（本大題共3小題）1、濕空氣的濕球溫度是如何形成的？參考答案：答案要點(diǎn)：在測定濕球溫度時濕紗布中初始水溫與空氣相同，但由于不飽和空氣與水分之間存在濕度差，水分必然氣化?；瘹馑璧臒崃恐荒軄碇劣谒直旧恚仕譁囟认陆?。水溫降低后，與空氣間出現(xiàn)溫度差，從而空氣中熱量就會向水分傳遞。經(jīng)過一段時間后，過程達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。由空氣傳遞給水分的熱量等于水分汽化所需