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食品工程原理(修订版)

复习题:1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。

2 何为绝对压力、表压和真空度?它们之间有何关系?3 何为不可压缩流体和可压缩流体?4 写出流体静力学基本方程式,说明该式应用条件。

5 简述静力学方程式的应用。

6 说明流体的体积流量、质量流量、流速(平均流速)及质量流速的定义及相互关系。

7 何为稳定流动和不稳定流动?8 写出连续性方程式,说明其物理意义及应用。

9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式,说明各项单位及物理意义。

10应用伯努利方程可以解决哪些问题?11应用伯努利方程式时,应注意哪些问题?如何选取基准面和截面?12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。

13写出牛顿粘性定律,说明式中各项的意义和单位。

14何为牛顿型流体和非牛顿型流体?15 Re的物理意义是什么?如何计算?16流体的流动类型有哪几种?如何判断?17简述离心泵的工作原理及主要部件。

18气缚现象和汽蚀现象有何区别?19什么叫汽蚀现象?如何防止发生汽蚀现象?20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体?21何为管路特性曲线?何为工作点?22离心泵的主要性能参数有哪些?各自的定义和单位是什么?23离心泵流量调节方法有哪几种?各有何优缺点?24何为允许吸上真空度和汽蚀余量?如何确定离心泵的安装高度?25扬程和升扬高度是否相同?26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因(有哪几种损失)27比较往复泵和离心泵,各有何特点?28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些?30何为均相物系?何为非均相物系?31 影响沉降速度的因素有哪些?各自含义是什么?32简述板框压滤机的工作过程。

33过滤有几种方式?34离心沉降与重力沉降相比,有什么特点?35什么叫离心分离因数?其值大小说明什么?36旋风分离器的工作原理?37 沉降室(降尘室)的工作原理。

38传热的基本方式有几种?39什么是热传导、对流传热和热辐射?分别举出2-3个实例。

40说明傅里叶定律的意义,写出其表达式。

41导热中的热阻、推动力概念,单层平壁和多层平壁导热时如何计算其热阻和推动力?42为什么住宅中采用双层窗能起到保温作用?43气温下降,应添加衣服,把保暖性好的衣服穿在里面好,还是穿在外面好?为什么?44保温瓶(热水瓶)在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施?45总传热系数K的意义,它包含了哪几个分热阻?46如何计算传热面积?如何计算壁温?47列管式换热器的结构及其选型。

48强化传热的途径。

49何为单效蒸发,何为多效蒸发,多效蒸发与单效蒸发比较有什么优缺点?50在蒸发过程中,为提高蒸汽利用率,你以为可采取哪些措施?51蒸发中提高传热速率的途径有哪些?52与常压蒸发相比真空蒸发有哪些优点。

53常用的机械制冷方式有哪些?54 简述理想蒸汽压缩式制冷的组成及工作过程。

55分析冻结速率对食品质量的影响。

56常用的去湿方法按作用原理分哪几类?57湿空气湿度大,则其相对湿度也大,这种说法对吗?为什么?58湿物料含水量表示方法有哪几种?如何相互换算?59何为平衡水分、自由水分、结合水分及非结合水分?如何区分?60如何计算湿物料的绝干物料量?61如何确定干燥过程中绝干空气质量、新鲜空气质量及体积流量?62湿空气在进入干燥器之前,常常先进行预热,这样做有什么好处?63简述相间传质的类型,并举例说明。

64吸收分离操作的依据是什么?如何选择吸收剂?65气液相组成有哪些表达方式?如何相互换算?66蒸馏操作的依据是什么?蒸馏操作的作用是什么?67简述精馏原理。

68简述筛板塔板、浮阀塔板的简单结构及各自的主要优缺点。

69塔板上气液两相有哪几种接触状态?各有何特点?70什么是分配系数?什么是选择性系数?萃取操作中分配系数和选择性系数的意义是什么?71简述超临界流体萃取的基本原理。

计算题:【1】椰子油流过一内径为20mm 的水平管道,其上装有一收缩管,将管径逐渐收缩至12mm ,如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为800Pa ,试求椰子油的流量。

(椰子油密度为940kg/m 3)【2】用离心泵将密度为1200kg/m 3的水溶液由敞开贮槽A 送至高位槽B 。

已知离心泵吸入管路上各种流动阻力之和ΣL f ,s =10 J/kg 、压出管路的ΣL f , D =30J/kg 。

两槽液面维持恒定,其间垂直距离为20m 。

每小时溶液的输送量为30m 3。

若离心泵效率为0.65,求泵的轴功率。

【3】热空气在冷却管管外流过,α2=90W/(m 2·℃),冷却水在管内流过, α1=1000W/(m 2·℃)。

冷却管外径d o =16mm ,壁厚b =1.5mm ,管壁的λ=40W/(m ·℃)。

试求:①总传热系数K o ;②管外对流传热系数α2增加一倍,总传热系数有何变化?③管内对流传热系数α1增加一倍,总传热系数有何变化?【4】某冷库外壁内、外层砖壁厚均为12cm,中间夹层厚10cm,填以绝缘材料。

砖墙的热导率为0.70w/m·k,绝缘材料的热导率为0.04w/m·k,墙外表面温度为10℃,内表面为-5℃,试计算进入冷库的热流密度及绝缘材料与砖墙的两接触面上的温度。

【5】今有一干燥器,湿物料处理量为800kg/h。

要求物料干燥后含水量由30%减至4%(均为湿基)。

干燥介质为空气,初温15℃,相对湿度为50%,经预热器加热至120℃进入干燥器,出干燥器时降温至45℃,相对湿度为80%。

试求:(a)水分蒸发量W;(b)空气消耗量L、单位空气消耗量l;(c)如鼓风机装在进口处,求鼓风机之风量V。

【6】在直径3.00m的卧式圆筒形贮藏罐内装满花生油,花生油密度为920 kg/m3,贮罐上部最高点处装有压力表,其读数为70kPa。

问最大绝对气压是多少?(答案:198.3KPa)【7】封闭水箱内水面上真空度为0.98kPa,敞口油箱中油面比水箱水面低1.50m。

水箱和油箱间连着一压力计,指示液为水银,读数为0.200m,若压力计与水箱相连的臂管内水银液面与水箱水面的高度差为6.11m,求油的密度。

(答案:747Kg/m3)【8】用虹吸管从高位牛奶贮槽向下方配料槽供料。

高位槽和配料槽均为常压开口式。

今要求牛奶在管内以1m/s流速流动,估计牛奶在管内的能量损失为20J/kg,试求高位槽液面虹吸管出口高几米?(答案:2.092m)【9】牛奶以0.75kg/s的流量流经某泵时压力升高70.5kPa。

牛奶的密度为1050 kg/m3,求泵的有效功率。

若泵的效率为75%,求泵的轴功率。

(答案:50.36W, 67.14W)【10】用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,流量为45 m3/h,槽内水位维持稳定,泵入口与贮槽水面的垂直距离为1.5m,水洗塔顶水管出口与贮槽液面的垂直距离为14m。

管路尺寸均为Φ76mm×2.5mm。

在操作条件下,泵入口真空表读数为25kPa,塔顶水管出口压力表读数为98 kPa,水流经吸入管和排除管的能量损失分别为2u2和10u2,试求泵的有效功率。

【11】面包炉的炉墙由一层耐火黏木砖,一层红砖,中间填以硅藻土填料层所组成.硅藻土层厚度为50mm,热导率为0.14 W/(m·K),红砖层厚度为250mm,热导率为0.7 W/(m·K).试求红砖层厚度必须增加多少倍,才能使不采用硅藻土的炉墙与上述炉墙的热阻相同。

【12】直径为Ф60mmх3mm的钢管用30mm厚的软木包扎,其外用100mm厚的保温灰包扎,以作为绝热层.现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层表面温度为10℃。

已知软木和保温灰的平均热导率分别为0.043和0.07 W/(m·K),试求每米管长的冷量损失量,W/m.。

【13】牛奶在Ф32mmх3.5mm的不锈钢管中流过,管外用蒸汽加热.管内牛奶的表面传热系数为500 W/(m2·K),管外蒸汽对管壁的表面传热系数为2000 W/(m2·K)。

不锈钢的热导率为17.5 W/(m·K),求总热阻和传热系数.如管内有0.5mm厚的有机垢层,其热导率为 1.5 W/(m·K),求热阻为原来的多少倍?【14】在果汁预热器中,参加换热的热水进口温度为98℃,出口温度为75℃.果汁的进口温度为5℃,出口温度为65℃.求两种流体顺流和逆流时的平均温度差,并将两者作比较。

【15】用套管换热器将果汁由80℃冷却到20℃,果汁比热容为3187J/(kg ·K),流量为150kg/h.冷却水与果汁呈逆流进入换热器,进口和出口温度分别为6℃和16℃.若传热系数为350 W/(m 2·K),计算换热面积和冷却水流量。

【16】用单效蒸发器将果汁由固形物质量分数0.12浓缩到0.28,进料流量为88kg/h, 蒸发室中的温度为60℃, 沸点进料, 采用的加热蒸汽表压为69kPa,计算蒸汽耗量.【17】用单效蒸发器将果汁由固形物质量分数0.10浓缩到0.45/进料温度为51.7℃,进料液流量为2500kg/h.蒸发温度为54.4℃,溶液的沸点升高为2.32K,比热容为2.68 kJ/(kg ·K)。

加热蒸汽温度为121℃.蒸发器的传热系数为2.84kW/(m 2·K).求蒸汽器的换热面积和加热蒸汽经济性。

【18】在常压干燥器中,用新鲜空气干燥某种湿物料。

已知条件为:温度15℃,比焓33.5kJ/kg 的新鲜空气在加热室中升温至90℃后送入干燥器,离开干燥器的空气温度为50℃.干燥器的热损失为11.52MJ/h 。

每小时处理280kg 湿物料,湿物料干基含水量为0.15,进料温度15℃,干物料产品干基含水量为0.01,出料温度40℃,绝干物料比热容1.16kJ/(kg ·K)。

试求:(1)干燥产品质量流量;(2)水分蒸发量;(3)新鲜空气耗量。

【19】某糖厂用干燥器将砂糖湿基含水量由0.20干燥到0.05,每小时处理湿物料900kg 。

干燥介质原为20℃、相对湿度0.60的空气,经加热器升温到120℃进入干燥器。

离开干燥器的空气湿度为40℃,相对湿度0.80。

求:(1)水分蒸发量;(2)空气消耗量和单位空气用量;(3)产品量;(4)若鼓风机装在新鲜空气进口处,风机的风量是多少?【20】在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h ,30℃的空气预热至66℃,所用加热蒸气温度143.4℃,离开预热器的温度为138.8℃。

求蒸气消耗量。

【21】一食品冷藏室由内层为19 mm 厚的松木,中层为软木层,外层为51 mm 厚的混凝土所组成。

内壁面温度为-17.8 ℃,混凝土外壁面温度为29.4 ℃。

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