食工原理复习题及答案
一、填空题：
1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为_________.平均流速为______。
***答案***
0.0157m3.s-1 2.0m.s-1
2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的_____倍。
***答案***
2；1/4
3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。
***答案***
出口阀
4.（3分）题号2005 第2章知识点100 难度容易
某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为_________.
***答案***
4905w
5. 用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近____________的温度，而传热系数K值接近____________的对流传热系数。
***答案***
饱和水蒸汽；空气
6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型___________、_____________、__________________.
***答案***
间壁式蓄热式直接混合式
7. 中央循环管式蒸发器又称_______________。由于中央循环管的截面积_______。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的______________，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的_______________循环。***答案***
标准式，较大，要小，自然
8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为_________,平均流速为_______。
***答案***
22kg.s-1 ; 2.8m.s-1
9. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________.
***答案***
粒子所受合力的代数和为零24/ Rep
10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而外层包上隔热层表面温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)
***答案***
1140w
11. 非结合水份是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案***
主要以机械方式与物料相结合的水份。
12. 设离心机转鼓直径为1m，转速n=600 转.min-1，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快____________倍。
***答案***
201
13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。
***答案***
略
14. 用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃，方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃，则用水量WI＿＿WII AI＿＿＿A II。（大于，等于，小于）
***答案***
大于，小于
15. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的____________，以使前一效引出的______________作后一效_________，以实现_____________再利用。
***答案***
为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽
16. 物料干燥时的临界水份是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；它比物料的结合水份＿＿＿＿。
***答案***
由恒速干燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率; 大
17. 如右图所示：已知,ρ水=1000kg.m-3,ρ空气=1.29kg.m-3,R=51mm,则△p=_____ N.m-2,ξ=___（两测压点A.B间位差不计）
本题目有题图：titu141.bmp
***答案***
500； 1
18. 板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按
__________________的顺序排列组成。
***答案***
滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成
1—2—3—2—1—2—3—2—1
19. 去除水份时固体收缩最严重的影响是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿___＿＿＿＿，因而降低了干燥速率。
***答案***
在表面产生一种液体水与蒸汽不易渗透的硬层。
20. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的____________，以使前一效引出的______________作后一效_________，以实现_____________再利用。
***答案***
为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽
21. 恒定的干燥条件是指空气的＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿都不变。
***答案***
湿度、温度、速度与物料接触的状况
22. 物料的临界含水量的大小与______________________________________
_________________等因素有关。
***答案***
物料的性质，厚度和恒速干燥速度的大小
二、选择题：
1. 当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为( )
A. 气体的粘度太小
B. 气体的密度太小
C. 气体比液体更容易起漩涡
D. 气体破坏了液体的连续性
***答案***
B.
2. 降膜式蒸发器内溶液是（）流动的。
A. 自然循环；
B. 强制循环；
C. 不循环
***答案***
C
3. 当空气的t=t=tφ（）。
A. =100% ；
B. ＞100% ；
C. ＜100%
***答案*** A
4. 如图，U形管压差计测得：( )。
A. A.B间的阻力损失
B. A.B间的压强差
C. A.B间的位头差加阻力损失
D. A.B间位头差
本题目有题图：titu014.bmp
***答案*** A
5. 用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流
量减少了，其原因是（）。
A. 发生了气缚现象
B. 泵特性曲线变了
C. 管路特性曲线变了
***答案***
C
6. 稳定传热是指传热系统内各点的温度（）。
A. 既随时间而变，又随位置而变
B.只随位置而变，但不随时间而变
C. 只随时间而变，但不随位而变。
***答案***
B
7. 在干燥流程中，湿空气经预热器预热后，其温度（），相对湿度（）。
A. 升高；
B. 降低；
C. 不变
***答案***
A、 B
8. 干燥器进口的温度计最小分度是0.1℃，下面是同一温度时的几种记录，哪一种是正确的( )。
A. 75℃;
B. 75.0℃;
C. 75.014℃;
D. 74.98℃。
***答案***
D
9. 下图中高位槽液面保持恒定，液体以一定流量流经管路，ab与cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则( )。
（1）U形压差计读数
A. R ab ＞R cd
B. R ab ＝R cd
C. R ab ＜R cd
D. 不定
（2）液体通过ab与cd段能量损失______。
A. h ab ＞h cd
B. h ab h cd
C. h ab ＜h cd
D. 不定
（3）ab与cd两段压差______。
A. ΔP abΔP cd
B. ΔP ab＝ΔP cd
C. ΔP abΔP cd
D. 不定
（4）R_______。
A. ab段的压差值
B. ab段位能变化
C. ab段流动能量损失
D. ab段压差值及流动能量损失
本题目有题图：titu012.bmp
（1） B. （2） B.
（3） C. （4） C.
＊本题h ab R1（ρs－ρ）/ρ
h ab＝h cd ＝R2（ρs －ρ）/ρ
R1＝R2
ΔP cd /ρｇ＝h cd ＝R1（ρρ）/ρ
ΔP ab /ρｇ＝R2（ρs－ρ）/ρ－ｌ
10. 由于泵内存有气体，启动离心泵而不能送液的现象，称为（）现象。
A. 气蚀
B. 气缚
C. 喘振
***答案***
B
11. 一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( )
A. 忘了灌水
B. 吸入管路堵塞
C. 压出管路堵塞
D. 吸入管路漏气
***答案***
D.
12. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（）。
A. 越小；
B. 越大；
C. 不变
***答案***
A
13. 已知物料的临界含水量为0.2kg水.kg-1绝干料，空气的干球温度为t ，湿球温度为t m，露点为t d，现将该物料自初始含水量X1=0.45 kg水.kg-1绝干料干燥至X2=0.1kg 水.kg-1绝干料，则在干燥末了时物料表面温度ｔ表：( )。
A. t表>tm;
B. t表=td;
C. t表=t m ;
D. t表=t
***答案***
A
14. 往复压缩机的最大压缩比是容积系数（）时的压缩比。
A. 最大
B. 最小
C. 为零
***答案***
C
15. 离心机的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈（）。
A. 差；
B. 强；
C. 低
***答案***
B
三、判断题：
1. 食品工程单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（）***答案***
√
2. 当空气状态一定时，可用物料的结合水分来判断干燥能否进行的最大限度。（）
×
3. 相对湿度φ值大小可以反映空气的吸水汽的能力。若φ值大时，表示此空气吸水汽的能力强。（）
***答案***
×
4. 压缩机的余隙大小与其生产能力有关（）。故余隙宜大（）。
***答案***
√×
5. 板框压滤机采用横穿法洗涤时，若洗涤压差=最终过滤压差，洗涤液粘度=滤液粘度，则其洗涤速率=1/4过滤终了速率。（）
***答案***
√
6. 由溶液沸点造成温度差损失等于溶液的沸点与相同压力下水的沸点之差。（）
***答案***
√
7. 物料的临界含水量是划分等速干燥和降速干燥阶段的分界点。( )
***答案***
√
8. 板框压滤机的洗涤速率等于过滤未了时的速率。（）
***答案***
×
9. 在多效蒸发操作中，后一效蒸发器的加热室就相当于前一效的蒸发器产生的二次蒸汽的冷凝器。（）
***答案***
√
10.（2分）题号8165 第8章知识点400 难度容易
厢式干燥器的传热方式是热传导。（）
***答案***
×
11. 流体流动状态的判断依据是雷诺数Re。（）
***答案***
√
12. 额外蒸汽的抽出其目的提高整个装置的经济程度。( )
***答案***
√
13. 当空气状态一定时，可用物料的结合水分来判断干燥能否进行的最大限度。（）***答案***
×
四、问答题：
1. 影响重力沉降速度的主要因素是什么？为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力，你认为可以采取什么措施？
***答案***
由重力沉降式U t=d p2 (ρs-ρ)g/(18μ)可见，影响重力沉降速度U t的主要是dp和μ（U t∝d p，U t ∝1/μ，为提高U t，在条件允许的情况下，可用湿法增大颗粒直径。这样可大大增大U t，较可行的办法是让含尘气体先冷却，使其粘度下降，也可使U t增大。2. 说明列管式换热器的基本结构。
***答案***
由壳体、管束、管板、封头等组成。
3. 蒸发与加热操作相比，有何特点？
***答案***
（1）蒸发的料液是溶有不挥发性溶质的溶液，在相同压力下，其沸点比纯溶剂的沸点高，溶液浓度愈大，影响愈显著。
（2）蒸发时，要汽化大量溶剂，所以耗汽量大。
（3）蒸发的溶液本身具有某些特性，如热敏性，伴有结晶产生等，也会给蒸发过程带来一定的影响。
4. 多效蒸发中，“最后一效的操作压强是由后面的冷凝能力确定的。”这种说法是否正确？冷凝器后使用真空泵的目的是什么？
***答案***
不对。蒸发室的操作压强是根据工艺操作要求，料液的特性，经济效果等应方面而定的。最后一效操作压强是由后面冷凝器的真空度确定的，真空度太高时，导致冷凝器的T*
使用真空泵的目的是排除凝性气体，维持蒸发器内要求的真空度。
5. 如图所示的2B31型离心泵装置中，你认为有哪些错误？并说明原因。
本题目有题图：TITU157.bmp
***答案*** 图中错误有：
1）无底阀，无法灌液且易堵塞；
2）安装高度15m过高，因常压下送水理论上最大的吸上高度为10.33m而实际由于存在阻力，不可能达到如此高度；
3）吸入管径比排出管径小，因流速增大而引起损失能量增大易发生气蚀在现象；4）叶轮反转；无法排液；
6. 有一高温炉，炉内温度高达1000℃以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。
本题目有题图：titu185.bmp
***答案***
炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面。在炉壁内通过传导传热，将热量以炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联，所以该传热过程的特点是：（1）传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；（2）并联、串联的联合传热同时存在。
7. 工业生产中对溶液的浓缩，为何采用真空蒸发？
*****答案*****
因为：（1）加热蒸汽压力相同时，真空蒸发时溶液的沸点较低，则有效温度差较大，可使传热面积A减小。
（2）真空蒸发，可蒸发不耐高温的溶液。
（3）真空蒸发，可利用低压蒸汽或废汽作加热剂，
（4）真空蒸发时，由于溶液沸点低，设备的热损失小。
五、计算题：
1. 用离心泵经φ57×3.5mm的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg.m-3,粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为4×98100 Pa(表压) ,有机溶液输送量为6m3.h-1,试确定泵提供的压头。
本题目有题图：titu027.bmp
***答案***
取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：
gZ1+(u12 /2) +(p1 /ρ)+W = gZ2 +(u 22 /2)+(p2 /ρ)+Σhf
W=(Z2 –Z 1 )g+[(u 22-u12 )/2]+[(p2 –p1 )/ρ]+Σhf
Σhf =λ[(l+le )/d](u 22 /2)
u=(6/3600)/[(π/4)×0.05 2 ]=0.8488m.s-1u 1≈u 2≈0 Z 1 =0
Re=duρ/μ=0.05×0.8488×800/ (2 0×10-3 ) =1697.6<2000
则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377
Σhf=0.0377×(25/0.05)×(0.84882 /2)=6.7904J.kg-1
故W=16×9.81+4×98100/800+6.79=654J.kg-1
H=W/g=66.7 m
2. 20℃的水以2.5m.s-1的流速流经Φ38×2.5mm的水平钢管，此管以锥形管与另一Φ53×3mm的水平钢管相连，如图所示。在锥形管两侧A.B处各插入一垂直玻璃管，以观察两截面的压强。若水流经A.B两截面间的能量损失为1.5J.kg-1,求两玻璃管的水面差（以mm表示）,并在附图上画出两玻璃管中水面的相对位置。
本题目有题图：titu164.bmp
***答案***
按连续性方程：u B =u A（d2 A/d B 2）=2.5(0.0332 / 0.0472)=1.23m.s-1
由柏式知：R=(P A -P B)/(ρg)=u B2/2g －u A2/2g+L f
=1.232 /2g －2.52 /2g +1.5
= -0.087m=-87mm 负号P B＞P A
3. 密度为1200kg.m-3 的盐水，以25m3.h-1的流量流过内径为75mm的无缝钢管。两液面间的垂直距离为25m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25％。试求泵的轴功率。假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6
***答案***
Z1+(u12 /2g) +(p1 /ρg)+He =Z2 +(u 22 /2g) + (p2 /ρg)+ΣHf
u 1≈u 2≈0 ; Z 1 =0 ; u 1≈u 2≈0 Z 2 =25 m ; p1＝p2
∴H e＝Z 2 ＋∑Hf ＝25＋∑H f
∑H f ＝（λ×ｌ/d×ｕ2 /2ｇ）×1.25
ｕ＝Ｖ/A＝25/（3600×0.785×（0.07 5）2）
＝1.573m.s-1
∑H0.03×120/0.075×1.5732 /（2×9.81）×1.25
＝7.567m盐水柱
H e＝25＋7.567＝32.567m
N e ＝Q e H e ρ/102＝25×32.567×1200 /（3600×102）
＝2.66kw
N轴＝N e /η＝2.66/0.6＝4.43kw
4. 某台离心泵铭牌上列出的性能为：Q=11～25m3/h,H=21～16m,η=66.5%,H sp=6.4m，配套电机功率N电=2.2kw。今欲用它来将密度为1400 kg.m-3 的20℃液体（其它物性与水相近），从贮槽内送到某一高位槽中，要求的输送量为32t / h ,输送流程如图示，若已知吸入管路和压出管路的阻力分别为1m和4m。试求：（1）此泵能否适用于此输送流程？（2）图中所示的吸上高度是否恰当？（吸上管路动压头可略）（3）此泵配套的电机要不要更换？
本题目有题图：titu192.bmp
***答案***
（1）求此泵能否适用？
已知：ρ=1400 kg.m-3
Q e =32×1000/1400=22.86m3 .h(Q=11～25m3 / h)
H e =△Z＋△p/ρg＋△u2 /2g＋H f =12＋0＋0＋(1＋4)=17m (H=21～16m)
因Q H
（2）验吸液高度H安H安=Hsp’ -u2/2g-∑H f
已知：u2 / 2g=0 ;∑H吸=1m ；Hsp =6.4m
而Hs p’=Hs×ρ水/ρ=6.4×1000/1400=4.57m
∴H安=4.57-1=3.57m > 2m
故吸液高度合适。
(2)验电机N电≥Ne
而Ne =Q e H eρ/102η=22.86×17×1400/102×0.665×3600
=2.23kw
即N电≥ 2.23 kw ＞2.2kw
故原配电机要更换
5. 现要设计一降尘室来净制气体，要求降尘室的最大生产能力为1500标准m3/h ，近似常压的含尘气体。气体的温度为50℃，粘度为2×10-5pa.s ，密度为1.5kg/m3，而层粒的密度为3500kg.m-3，最小直径为10μm，沉降过程服从斯托克斯定律，试求：(1)降尘室的面积为多少m2 ？(取整数)(2)若此降尘室只允许做成宽4m，高2m，那么此降尘室的最小长度为多少m？(3)如果厂房面积有限，要求降尘室的长度为你所计算出的最小长度的一半，你认为座采取什么措施来完成此任务？
***答案***
(1)求A
Ut =(10×10-6) 2 (3500－1.5)×9.81 /(18×2×10-5 )
=9.53×10-3 m.s-1
V=V标T/T标=1500×(50+273)/273=1774.73m3/h
A=V/U t =(1774.73/3600)/(9.53×10-3)=52m2
(2)求L L=(A/b)=(52/4)=13m
(3)当长度缩小一半时，为完成此生产任务，可在降尘室中间加一隔板。
6.某燃烧炉的平壁由耐火砖（λ=1.05w.m-1.K-1）,绝热砖（λ=0.15w.m-1.K-1）和普通砖(λ=0.8w.m-1.K-1 )三种材料组成。已知耐火砖内侧温度为1273K，耐火砖与绝热砖接触面温度1213K，绝热砖与普通砖接触温度411K；普通砖厚230mm，设为稳定热传导，问：(1)耐火砖和绝热砖应砌多厚才能保证热损失不超过274w.m2 (2）普通砖的外侧温度为多少？
***答案***
δ耐=λ耐×△t耐/Q=1.05(1273-1213)/274=0.2299m
δ绝=λ绝×△t绝/Q=0.15(1213-411)/274=0.4391m
△t普=Q×δ普/λ普=274×0.23/0.8=78.78K
411-t外=78.78
∴t外=332.2K
7. 某车间有一台换热面积（以外表面积计）为2.5 m2 的单程列管换热器。用180℃的热废
气预热轻油, 轻油走管外,其流量为200kg.h-1,比热为2kJ.kg-1.K-1 ,温度由30℃升至80℃。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为70℃。求：换热器的热负荷和传热系数。
***答案***
A＝2.5m2 , Cp＝2kJ.kg-1.K-1
Δtm ＝（(180-80)-(70-30)）/ｌｎ(100/40)
＝65.5℃
Q＝200×2×(80-30)＝20000kJ.h-1
Q＝KAΔtm
∴K＝20000/(65.5×2.5)＝122.2kJ.m-2.K-1.h-1=34ｗ.m-2.K-1
8. 在单效真空蒸发器中，将流量为10000kg.h-1的某水溶液从10%连续浓缩至50%。原料液温度为31℃。估计溶液沸点升高为7℃，蒸发室的绝对压强为0.2kgf.cm-2。加热蒸汽压强为2kgf.cm-2（绝压），其冷凝水出口温度为79℃。假设总传热系数为1000 w.m-2.K-1，热损失可忽略。试求加热蒸消耗量和蒸发器的传热面积。当地大气压为1kgf.cm-2。已知0.2kgf.cm-2时蒸汽饱和温度为59.7℃，汽化潜热为2356kJ.kg-1及焓2605.45kJ.kg-1；2kgf.cm-2时蒸汽饱和温度为119.6℃，汽化潜热为2206kJ.kg-1及焓为2708 kJ.kg-1。
***答案***
溶液沸点t1=T ′+△=59.7+7=66.7℃
蒸发量W=F(1－(X0/X1 )=10000(1－(0.1/0.5) =8000kg.h-1
溶液的比热Cp=4.187(1－X0)=4.187×(1－0.1) =3.77kJ.kg-1.K-1
由蒸发器的热量衡算式知：
Q=F Cp(t1－t0)+wr’+Q损
=10000×3.77×(66.7－31)+8000×2356 =20193890 kJ*h-1 =5609414 w
由传热速率方程式知传热面积为：
A=Q/〔K(T－t)〕=5609414 /〔1000×(119.6－66.7)〕=106 m2
加热蒸汽量D=Q/r
=20193890 /2206
=9154 kg.h-1
9. 现采用某单效真空蒸发器来浓缩某水溶液。已知进料量为10t.h-1，料液从15%浓缩至浓度为60%（均为质量%），沸点进料；加热蒸汽压力为300kN.m-2（绝压）；冷凝水在饱和温度下排出；冷凝器内的真空度为610mmHg，各项温度差损失分别为△′=2.5℃，△″=3.5℃，△'''=1℃；热损失为加热蒸汽放出热量的5%，传热系数K=2500w.m-2.K-1，试：（1）估算单位蒸汽耗量为多少？（2）估算蒸发器的传热面积为多少m2？（3）若产品浓度达不到要求，你认为可采取什么措施？
附：饱和水蒸汽性质
压力kN.m-2温度℃汽化潜热kJ.kg-1
20 60.1 2454.9
30 66.5 2333.7
101.3 100 2258.4
300 133.3 2168.1
401.3 143.5 2138.1
设：当地大气压为101.3kN.m-2
***答案***
（1）求D / w
D =[w×r′+F×Cp(t1 – t0 )+Q L ]/r
∵沸点进料t1=t0 ，且QL =0.05D×r
∴D / w = r′/ 0.95 r ,
W=F(1-X0 /X1 )=10×102 (1-15/60)=7500kg.h-1
由P =300kN.m-2 ，查表得r =2168.1kJ.kg-1 ，T =133.3℃
∵P' =[(760-610)×101.3]/760=20kN.m2 , 查表得T冷=60.1℃，此冷凝器中二此蒸汽冷凝温度, 而T'=T' +△'''=60.1+1=61.1℃，查表得r′=2351.6kJ.kg-1
∴D / W=2351.6/(0.95×2168.1)=1.142
（2）求A
A=Q/（k×△t m ）=(D ×r )/[k(T –t1 )]
而t1 =T ' +△'+△''+△'''=60.1+2.5+3.5+1=67.1℃
∴A=(1.142×7500×2168.1) ×1000 / [3600×2500(133.3-67.1)]
=31.17m2
（3）①必须按设计要求控制好操作条件。
②增加料液的循环速度（如暂停出料，料液回流入器再循环）。
③可适当增大P ，以使T↑，可使△tm↑，以保证有足够的所需的传热面积。
④可适当提高冷凝器的真空度，使T'↓，则t1↓，有利于△tm↑。
10. 某小组在干燥实验中测得：湿纸板G1=50g,G2 =48g,干燥时间△τ=2′10″。已知纸板的绝干量G d=30g，尺寸：150×100×7mm。试求其对应的干燥速率和平均干基含水量为多少？
***答案***
X=（X1X2/2
X1=（G1 - G d）/G d =（50-30）/30=0.6667kg水.kg-1绝干料
X2=(G2 - G d)/G d =(48-30)/30=0.6kg水.kg-1绝干料
∴X=(0.6667＋0.6)/2=0.6334kg水.kg-1绝干料
干燥速率U：U=△W/A△τ
A=2(0.15×0.1＋0.15×0.007＋0.1×0.007)=0.0335m2
∴U=(50-48)/(1000×0.0335×130)=4.592×10-4 kg.m2.s-1
11. 水在内径为250mm的钢管内流动。已知截面1－1处的流速为1m.s-1，测压管中水柱高为1m；在截面2－2处管内径为150mm。试计算在截面1－1与2－2处产生的水柱高度差h为多少m水柱？（忽略阻力损失）
本题目有题图：titu031.bmp
***答案***
在截面1－1与2－2间列柏努利方程：
Z1+(u12 /2g) +(p1 /ρg) =Z2 +(u 22 /2g)+(p2 /ρg)
Z 2 = Z 1
P1/ρｇ＝1mH2O，ｕ1＝1m.s-1
∴P1/ρｇ－P2/ρｇ＝ｕ22 /2ｇ－ｕ21 /2ｇ
ｕ2＝ｕ1（d1/d2）2 ＝1×（250/150）2＝2.78m.s-1
∴h＝P1/ρｇ－P2/ρｇ
＝2.782/（2×9.8 1）－12/(2×9.81)
＝0.343mH2O
12. 某厂准备建一个降尘室来净化常压，温度为40℃的含尘空气流，气体进入降尘室的流速保持在0.15m.s-1，而微粒在室内的沉降速度为0.025m.s-1，现依厂房面积分配，降尘室只允许做成宽为3m，高为2m。问：（1）降尘室的最小长度应为多少m？（2）降尘室的最大生产能力为多少标准m3.h-1？（3）若因厂房面积有限，降尘室的长度仅允许为你计算的最小长度的一半，你认为应采取计什么措施来完成此净制任务？
***答案***
（1）求最小长度L
∵(L/u)≥(H/Ut )∴L≥（uH/Ut)=0.15×2/0.025=12m
（2）最大生产能力V标
V实=AUt=LbUt=12×3×0.025=0.9m3.s-1=3240 m3h-1
V标=V实T标/T实=3240×273/(40＋273)=2826m3.h-1
（3）若L只能为原来的一半时，为完成同样的生产任务，可在降尘室中间加一隔板。
13. 在一套管换热器中用水逆流冷却某种溶液,溶液量为1.4kg.s-1,比热为2kJ. kg-1.K-1,走内管(规格为φ25×2.5mm),从150℃冷却到100℃。冷却水走套管环隙,从25℃升温至60℃,水的比热为4.18kJ.kg-1.K-1。1. 已知溶液一侧的对流传热系数为1160w.m-2.K-1,冷却水一侧的对流传热系数为930 w. m-2.K-1,忽略管壁和污垢的热阻及热损失, 求以传热外表面积为基准的总传热系数K 和冷却水的用量(kg.h-1)。 2.计算内管的外表面积和管长。
***答案***
溶液放热Q=MsCp△T=1.4×2×1000×(150-100) =1.4×105 w
1/K0=d0 / (αi d i)+1/α
=0.025/(1160×0.02)+1/930=2.15×10-3
K0=464w.m-2.K-1
冷却水用量Ms'=Q/[Cp'(t2-t1)]
=1.4×105/[4180(60-25)]
=0.957kg.s-1=3445kg.h-1
△tm=[(150-60)-(100-25)]/ln[(150-60)/(100-25)]=82.3℃
A=Q/(K0△tm)=1.4×105 /(464×82.3)=3.67m2
l=A /(πd0 )=3.67/(π×0.025)=46.7m
14. 在单效蒸发器中，每小时将2000kg的某种水溶液从10%连续浓缩至30%，蒸发操作的平均压强为0.4kgf.cm-2（绝压），溶液的沸点为80℃。加热蒸气的压强为2.0kgf.cm-2（绝压）。原料液的比热为3.77kJ.kg-1.K-1。热损失为12000w。忽略浓缩热。试求：（1）单位时间内蒸发的水分量；（2）分别求算原料温度为30℃、80℃和120℃时，单位时间内所需的加热蒸气量。已知压强为0.4kgf.cm-2及2.0kgf.cm-2时饱和蒸气的气化潜热分别为2319 kJ.kg-1及2206 kJ.kg-1,饱和蒸汽焓分别为2635kJ.kg-1及2708kJ.kg-1。
***答案***
（1）单位时间内蒸发的水分量W
W=F（1－X0/X1）=2000（1－0.1/0.3）=1333kg .h-1
（2）单位时间内加热蒸气量D
D={F Cp(t1－t0)＋wr’＋Q损}/r
原料温度为30℃时蒸气消耗量为
D={2000×3.77(80－30)＋1333×2319＋12000×3.6}/2206
=1600kg.h-1
单位蒸气消耗量为
D/w=1600/1333=1.2
同样，原料液温度为80℃时蒸气消耗量及单位蒸气消耗量分别为D=（1333×2319＋12000×3.6）/2206=1430 kg.h-1
D/w=1430/1333=1.07
原料液温度为120℃时蒸气消耗量及单位位蒸气消耗量分别为
D={2000×3.77(80－120)＋1333×2319＋1200×3.6}/2206 =1293 kg.h-1
D/w=1293/1333=0.97
15. 某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内，已知管子规格为Φ60×3.5mm钢管，管内流速为2m.s-1，吸入管路的能量损失为19.6J.kg-1,压出管路的压头损失为4mH2O (均包括全部的局部阻力损失在内）,其余参数见附图示。试求该泵提供的有效功率。
本题目有题图：titu168.bmp
***答案***
定储槽液面为1-1，且为基准面，高位槽液面为2-2，列柏式：
gZ1+(u12 /2) +(p1 /ρ)+We = gZ2 +(u 22 /2)+ (p2 /ρ)+Σhf
∑h f =hf吸+hf压=19.6+4×9.807=58.84J.kg-1
∴-100×133 /980 +we=8×9.81+58.84
∴We=150 J.kg-1; M s=π/4×0.0532 ×2×980 =4.3kg.s-1
∴Ne=WeMs =.150 ×4.3 =649 W
16. 喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度ｌ＝0.5m，其两端的直径d1＝40mm，d2＝20mm，竖直装置。若把表压为98.07kN.m-2的水引入喷嘴，而喷嘴的阻力损失为1.5mH2O，如不计空气阻力，试求喷出的流量和射流的上升高度。水的密度为1000kg.m-3。
***答案***
本题目有题图：titu050.bmp
列1－12－21－1
Z1+(u12 /2g) +(p1 /ρg) =Z2 +(u 22 /2g)+(p2 /ρg)
Z 1 =0 ; p 2=0
由连续性方程：
（π/4）d 12 ｕ1＝（π/4）d2 2ｕ2
ｕ1＝（d1 /d2 ）2ｕ2＝（20/40）2 ｕ2＝ｕ2 /4
P1 /ρｇ＝10m ，Z2 ＝0.5
10＋1/2ｇ×（ｕ2 /4）20.5＋ｕ2 2 /2ｇ＋1.5
8＝ｕ2 /2ｇ－1/16×ｕ22 /2ｇ＝（15/1 6）ｕ22/2ｇ
∴ｕ2 ＝（8×9.81×2×16/15）1/2 ＝12.94 m.s-1
上升高度H=ｕ2 2/(2×9.81)=(12.94)2 / (2×9.81)=8.53 m
17. 某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m，炉墙导热系数λ＝1.038w.m-1.K-1 。其外用导热系数为0.07w.m-1.K-1 的绝热材料保温。炉内壁温度为980℃, 绝热层外壁温度为38℃,如允许最大热损失量为800w.m-2。求:（1）绝热层的厚度;（2）耐火砖与绝热层的分界处温度。***答案***
（1）ｑ/A＝（T1－T3）/（ｂ1/λ1＋ｂ2/λ2）
＝（980－38）/（0.213/1.038＋ｂ2 /0.07）＝800
得：b2＝0.068m
（2）ｑ/A＝（T1－T2）/（ｂ1/λ1）
＝（980－T2）/（0.213/1.038）＝800
得：T2 ＝815℃
18. 在φ57×3mm的蒸汽管(管材的λ1＝45w.m-1.K-1 )外壁包了一层25mm厚,导热系数λ2＝0.2w.m-1.K-1 的石棉层。蒸汽管的内壁温度为175℃, 石棉层外表面温度为50℃,试求每米蒸汽管单位时间所损失的热量。现欲在石棉层外再加一层导热系数为λ3＝0.07w.m-1.K-1的氧化镁保温材料, 使热损失为原来的一半,设总温度差保持不变,试问此保温材料应多厚?
***答案***
①热损失的计算t1 ＝175℃t3 =50℃
Q＝(t1 -t3 ) 2πＬ/（(1/λ1) ×ｌｎ(ｒ2 /ｒ1 )+(1/λ2)×ｌｎ(ｒ3 /ｒ2)
＝(170-50)×2×3.14×L/（1/45×ｌｎ((57/2)/((57-6)/2)
)+1/0.2×ｌｎ((57+50)/2)/(57/2))=239.1L(w)
②温度差不变,设厚度为x
Q' ＝Q/2
Q' ＝（(Δt) 2πL）/（1/λ1 ×ｌｎｒ2 /ｒ1 +1/λ2 ×ｌｎ
ｒ3 /ｒ2 +1/λ3 ×ｌｎ(ｒ3 +x)/ｒ3 ）＝Q/2
＝(1/2) Δt×2πL/（1/λ 1 ×ｌｎ(ｒ2 /ｒ1) + 1/λ2×ｌｎ(ｒ3 /ｒ2)）
∴1/λ1 ｌｎｒ2 /ｒ1 +1/λ2 ｌｎｒ3 /ｒ2+1/λ3 ｌｎ(ｒ3 +x)/ｒ3
＝2（1/λ1 ｌｎｒ2 /ｒ1 +1/λ2 ｌｎｒ3 /ｒ2 ）
∴1/λ 3 ｌｎ(ｒ3 -x)/ｒ3
＝1/λ1ｌｎ(ｒ2 /ｒ1)+1/λ2ｌｎｒ3 /ｒ2 +1/0.07×ｌｎ(107/2+x) /(107/2)
＝1/45×ｌｎ(57/2)/((57-6)/2)+1/0.2×ｌｎ((57+50)/2)/(57/2)
∴x=13.2(mm)
19. 湿度为0.02的湿空气在预热器中加热到120℃后通入绝热常压(总压P＝760mmHg)干燥器，离开干燥器时空气的温度为49℃。求离开干燥器时空气的露点温度ｔd。水的饱和蒸汽压数据如下：
温度ｔ，℃30 35 40 45 50 55 60
蒸汽压P，mmHg 31.8 42.18 55.3 78.9 92.5 118.0 149.4
***答案***
Ｉ1=(1.01+1.88×0.02 )×120+2490×0.02=175.5kJ.kg-1绝干气
绝热干燥器中Ｉ1 ＝Ｉ2
175.5=(1.01+1.88H2 )×49+2490H2 →H2 =0.0488
PS,td＝H2 P/（0.622+H2 ）
＝0.0488×760/(0.622+0.0488)=55.3mmHg
由水蒸汽表ｔd =40℃
20. 如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水从Φ108×4mm钢管流出。钢管出
口中心线与地面的距离为2m，管路的总阻力（包括进、出口等局部阻力损失）可按∑h
=16.15u2 J.kg-1计算，式中u为水在管内的流速（m.s-1)。求
（1）A-A'截面处的流速m.s-1？（2）水的流量为多少m3.h-1？
本题目有题图：titu172.bmp
***答案***
（1）定水槽液面为1-1，管出口外侧为2-2，以地面为基准面，则：
Z1g + P1 /ρ+ u12/2 = Z2g +P2 /ρ+ u22/2 + ∑h
10×9.807+0+0=2×9.807+0+(0.5+16.15)u2
∴u=2.2m.s-1
∵水在管内连续流动d A=d , ∴u A=u=2.2m.s-1
（2）V=3600π×(0.1) 2×2.2/4=62.17m3.h-1
21. 40℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，为保证水在流经收缩管时不产生气化现象，收缩管的管径应限制在多大？（不考虑流动阻力损失）。当地大气压为97kN.m-2，40℃水的密度为992kg.m-3，饱和蒸汽压P s＝7.38kN.m-2。
本题目有题图：titu048.bmp
***答案***
列1－1与2－2截面间列柏努利方程：
10 = u22/2g , u2=(10×2g) 1/2 =14m/s
列1-1及0-0间柏努利方程
7+97×1000 /992g=7.38×1000 / 992g+ u20/2g
解得u0 =17.8m/s
由连续性方程17.8d02=14×150 2
解得d0 =133mm
22. 在套管换热器中，用100℃的水蒸汽将流率为2000kg.h-1的盐水，由20℃加热至60℃。盐水比热为 2.5kJ.kg-1.K-1，加热内管平均直径为48mm，蒸汽对管壁的给热系数为10000w.m-2.K-1，管壁对盐水的给热系数为800w.m-2.K-1，忽略管壁热阻，试求加热管的管长。***答案***
Q=W.Cp.(t2-t1)=2000×2500×(60-20)=2×105 kJ/h = 55555 W
Δt m=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=57.7 K
1/K=1/α0+1/α1 ; K=740.7 w.m-2.K-1
Q = K.π.d.L.Δt
L=55555/(740.7×57.7×3.14×0.048)
=8.26 m
23. 用一外表传热面积为3m2,由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器,用初温为10℃的水将机油由200℃冷却至100℃,水走管内, 油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1100kg.h-1和1200kg.h-1,其比热分别为4.18kJ.kg-1.K-1和2.0 kJ.kg-1.K-1,水侧和油侧的对流传热系数分别为2000w.m-2.K-1和250w.m-2.K-1,两流体呈逆流流动,忽略管壁和污垢热阻。(1)计算说明该换热器是否合用? (2)夏天当水的初温达到30℃, 而油的流量及冷却程度不变时,该换热器是否合用?(假设传热系数不变)
***答案***
(1) Q1=1200×2×(200-100)=240000kJ.h-1
Q2=Q1, t2=t1+Q1/(m2·Cp2)=62.2℃
△tm=(137.8-90)/ln(137.8/90)=112.2℃
1/K1=1/α1+d1/(α2·d2)=1/250+25/(2000×20)
K1=2 16.2w.m-2.K-1
A1=Q1/ (K△tm) =240000×1000 / (216.2×3600×112.2) = 2.75m2 < 3m2 故适用
(2) t1=30℃时
t2=30+240000/(1100×4.18)=82.2℃
△tm=(117.8-70)/ln(117.8/70)=91.8℃
A1=240000×1000 / (3600×91.8×216.2)=3.36m2>3m2
不适用
24. 某食品厂准备用一单效膜式蒸发器将番茄汁从12%浓缩至浓度为28%（均为质量%）。蒸发器的传热面积为5m2，传热系数K=1500w.m-2.K-1，加热蒸汽的温度采用115℃（其汽化潜热为2221kJ.kg-1，冷凝水在饱和温度下排出），蒸发室内蒸汽的温度为57.3℃，二次蒸汽的汽化潜热为2359kJ.kg-1，采用沸点进料，经计算知：△′=0.7℃，△″=0；热损失相当于蒸发器传热量的5%。问：（1）此蒸发器每小时可处理多少kg番茄汁？（2）加热蒸汽耗量为多少kg.h-1 ？
***答案***
（1）求F
F=W/（1-X0/X1）
∵Q=A.K(T –t1 )
而t=T’+△'+△"=57.3+0.7+0=58℃
∴Q=5×1500(115-58)=427500 w
∵沸点进料∴Q = D r ≈Wr’ +Q损
∴W=(0.95Q)/r'=(0.95×427500)/(2359×1000 )
=0.172kg.s-1 =619.8kg.h-1
∴F=619.8/(1—12/28)=1084.65kg.h-1
（2）求D
D = Q / r =（427500×3600）/（2221×1000）
=692.93kg.h-1
25. 某树脂厂采用一台气流干燥器将聚氯乙烯的含水量从16%干燥至0.5%（均为湿基），此干燥器的生产能力为1t.h-1 (产品）。已知空气进入预热器的温度为20℃，湿球温度为16℃，预热至110℃进入干燥器，从干燥器排出的废气温度为80℃，设此干燥器为理想干燥器。试求：(1)若风机设置在干燥器之后，其风机的抽风量为多少m3湿空气.h-1,又为多少kg湿空气.h-1 ？(2)若预热器的热损失相当空气在预热器中预热需要的热量的5%，其预热器需要消耗加热蒸汽为多少kg.h-1 (蒸汽的汽化潜热为2205kJ.kg-1）（附T-H图一张）。
设计任务书 1、设计题目：年处理量为4400吨桃浆蒸发器装置的设计； 试设计一套三效并流加料的蒸发器装置，要求将固形物含量10%的桃浆溶液浓缩到42%，原料液沸点进料。第一效蒸发器的饱和蒸汽温度为103℃，冷凝器的绝对压强为20kPa。 2、操作条件： （1）桃浆固形物含量：入口含量10%，出口含量42%； （2）加热介质：温度为103℃的饱和蒸汽，各效的冷凝液均在饱和温度下排出，假设各效传热面积相等，并忽略热损失； （3）每年按330天计，每天24小时连续生产。 3、设计任务： （1）设计方案简介：对确定的工艺流程及蒸发器型式进行简要论述。 （2）蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。 （3）蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。 （4）蒸发器的主要结构尺寸设计。 （3）绘制蒸发装置的流程图，并编写设计说明书。
目录 设计任务书 (1) 第1章绪论 (3) 1.1蒸发技术概况 (3) 1.1.1蒸发 (3) 1.1.2发生条件 (3) 1.1.3蒸发的两个基本过程 (3) 1.1.4影响因素 (3) 1.1.5影响蒸发的主要因素 (4) 1.2蒸发设备 (4) 1.2.1蒸发器 (4) 1.2.2蒸发器分类 (4) 1.2.3蒸发器的特点 (5) 1.3蒸发操作的分类 (7) 1.4蒸发在工业生产中的应用 (8) 第2章设计方案 (9) 2.1蒸发器的选择 (9) 2.2蒸发流程的选择 (9) 2.3操作条件 (10) 第3章蒸发器的工艺计算 (11) 3.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (11) 3.2估计各效溶液的沸点和有效总温度 (11) 3.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发器水量的初步计算 (13) 3.4蒸发器传热面积的估算 (14) 3.5有效温差的分配 (15) 3.6校正 (15) 3.7设计结果一览表 (17) 符号说明 (18) 参考文献 (20) 结束语 (21)
食品工程原理复习 第一章 流体力学基础 1.单元操作与三传理论的概念及关系。 不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉 碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。这些基本的物理过程称为 单元 操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作， 均可用动量传递的理论去研究。 热量传递 : 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。凡 是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。 质量传递 : 两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质 基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。 单元操作与三传的关系 “三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论” 的具体应用。 同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践 基础 2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。 μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈 大。所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度 3.理想流体的概念及意义。 理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。理想流体的假设，为工
程研究带来方便。 4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。边 界可以是真实的，也可以是虚拟的。边界所限定空间的外部称为 外界。 5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强） 仅随位置而变化，不随时间而变。 6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。 7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。 8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。 柏努利方程的三种表达式 p1/ρ+gz1+u12/2 = p2/ρ+gz2+u22/2 p1/ρg+z1+u12/2g = p2/ρg+z2+u22/2g p1+ρgz1+ρu12/2 = p2 +ρgz2+ρu22/2
食工原理复习题及答案(不含计算题) 一、填空题： 1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为_________.平均流速为______。 ***答案*** 0.0157m3.s-1 2.0m.s-1 2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的_____倍。 ***答案*** 2；1/4 3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。 ***答案*** 出口阀 4.（3分）题号2005 第2章知识点100 难度容易 某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为_________. ***答案*** 4905w 5. 用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近____________的温度，而传热系数K值接近____________的对流传热系数。 ***答案*** 饱和水蒸汽；空气 6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型___________、_____________、__________________. ***答案*** 间壁式蓄热式直接混合式 7. 中央循环管式蒸发器又称_______________。由于中央循环管的截面积_______。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的
______________，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的_______________循环。 ***答案*** 标准式，较大，要小，自然 8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为_________,平均流速为_______。 ***答案*** 22kg.s-1 ; 2.8m.s-1 9. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零24/ Rep 10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140w 11. 非结合水份是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 主要以机械方式与物料相结合的水份。 12. 设离心机转鼓直径为1m，转速n=600 转.min-1，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快____________倍。 ***答案*** 201 13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。 本题目有题图：titu081.bmp
.. . .. . . 食品工程原理课程设计说明书 题目：日产量72吨浓缩橙汁的初步设计 年级：2014级 学院：农学院 专业：食品1404班 指导老师: 苑博华 成员：吴悠
目录 第一章前言 1.1 选题的意义 (4) 1.2 立题的意义 (4) 1.3厂址的选择 (4) 第二章设计方案简介 2.1 选题 (5) 2.2 设计拟定工作容 (5) 第三章工艺设计 3.1工艺流程图 (6) 3.2工艺操作要求 (7) 第四章设计计算 4.1 物料衡算 (8) 4.1.1 各流程物料衡算 (8) 4.1.2 调配衡算 (9) 4.1.3 设备选型 (10) 4.2 管路设计计算及泵的选型 4.2.1选管 (11) 4.2.2选泵 (11) 第五章设计评述 (13) 第六章参考文献 (14)
第一章前言 1 . 1选题的意义 橙子是世界上栽培最广、经济价值最高的橙子类水果，成熟后变成黄色果肉酸甜适度，汁多，富有香气，是生产饮料的重要原料。橙子营养丰富，含有丰富的维生素C、钙、磷、钾、β-胡萝卜素、柠檬酸、皮甙以及醛、醇、烯等物质，常常食用可以强化免疫系统，抑制肿瘤细胞生长，明显减少胆结石的发生，增强毛细管韧性，减少人体体的胆固醇吸收，降低血脂，深受人们喜爱。由于橙子出汁率高，有良好的风味，营养丰富，经过加工可制成酸甜可口的橙子饮料，既可以保留其大部分的营养成分和风味物质，又可以增加其附加价值，为农民的创收提供帮助。 1 . 2立题的意义 作为食品专业的学生，通过本次果蔬汁加工工艺学设计，我们已初步通过学习掌握果汁加工原料的质构与加工特性、果汁加工工艺、果汁加工设备、果汁在加工生产过程中常见的质量问题、果汁加工中物料衡算及管路设计等相关基本知识。参考果蔬汁现代生产加工相关文献，我们设计日产72吨橙子生产线，在设计过程中选择橙汁加工中合理的工艺流程，选择合适的加工设备，为实际生产加工橙子提供一定的用途。 1 . 3厂址的选择 橙汁工厂的选择一般倾向于设在原材料产地附近，厂址在城市外围，原材料产地附近的郊区，有利于销售，便于辅助材料和包装
食品工程原理复习 第一章 流体力学基础 1.单元操作与三传理论的概念及关系。 不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉 碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。这些基本的物理过程称为 单元 操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作， 均可用动量传递的理论去研究。 热量传递 : 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。凡 是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。 质量传递 : 两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质 基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。 单元操作与三传的关系 “三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论” 的具体应用。 同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践 基础 2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。 μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈 大。所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度 3.理想流体的概念及意义。 理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。理想流体的假设，为工 程研究带来方便。 4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。边
界可以是真实的，也可以是虚拟的。边界所限定空间的外部称为 外界。 5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强） 仅随位置而变化，不随时间而变。 6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。 7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。 8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。 柏努利方程的三种表达式 p1/ρ+gz1+u12/2 = p2/ρ+gz2+u22/2 p1/ρg+z1+u12/2g = p2/ρg+z2+u22/2g p1+ρgz1+ρu12/2 = p2 +ρgz2+ρu22/2 9.管中稳定流动连续性方程：在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积成反比。截面积愈大之处流速愈小，反之亦然。对于
食品工程原理期末复习 单项选择题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
单项选择题：（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内） 1、一个标准大气压，以mmHg为单位是（ B ） (A) 761 (B) 760 (C) (D) 9、一个标准大气压，以mH2O柱为单位是（ B ） (A) (B) (C) (D) 2、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示，当流体流动属于层流时，雷诺数为（ D ） (A) Re ≤ 1500 (B) Re ≤ 1600 (C) Re ≤ 1800 (D) Re ≤ 2000 10、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示，当流体流动属于湍流时，雷诺数为（ C ） (A) Re >3500 (B) Re >3800 (C) Re >4000 (D) Re >4200 16、一个标准大气压，以cm2为单位是（ B ） (A) (B) (C) (D) 25、一个标准大气压，以Pa为单位应为（ B ） (A) ×104 (B) ×105 (C) ×106 (D) ×105 3、流体内部流动时产生的摩擦力，对流体的流动有阻碍的作用，称为流体的 （ D ） (A) 比热 (B) 密度 (C) 压力 (D) 粘性 5、流体流过任一截面时，需要对流体作相应的功，才能克服该截面处的流体压力，所 需的功，称为（ C ） (A) 位能 (B) 动能 (C) 静压能 (D) 外加能量 6、流体流动时，上游截面与下游截面的总能量差为（ D ） (A) 外加能量减动能 (B) 外加能量减静压能 (C) 外加能量减位能 (D) 外加能量减能量损失 7、输送流体过程中，当距离较短时，直管阻力可以（ C ） (A) 加倍计算(B) 减半计算(C) 忽略不计(D) 按原值计算 8、泵在正常工作时，实际的安装高度要比允许值减去（ B ） (A) ０.３m (B) ０.５－１m(C) １－１.５m(D) ２m 12、流体流动时，由于摩擦阻力的存在。能量不断减少，为了保证流体的输送需要（ D ） (A) 增加位能 (B) 提高动能 (C) 增大静压能 (D) 外加能量 13、利用柏努利方程计算流体输送问题时，需要正确选择计算的基准面，截面一般与 流动方向（C） (A) 平行(B) 倾斜(C) 垂直(D) 相交 14、输送流体时，在管道的局部位置，如突扩，三通，闸门等处所产生的阻力称为（ B） (A) 直管阻力(B) 局部阻力(C) 管件阻力(D) 输送阻力 15、泵在正常工作时，泵的允许安装高度随着流量的增加而（ B ） (A) 增加(B) 下降(C) 不变(D) 需要调整 17、离心泵启动时，泵内应充满输送的液体，否则会发生（ A ） (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) 气化 19、流体内部的压强，以绝对零压为起点计算的是（ C ） (A) 真空度 (B) 表压 (C) 真实压强 (D) 流体内部的静压 20、流体流动时，如果不计摩擦损失，任一截面上的机械能总量为（ D ） (A) 动能加位能 (B) 动能加静压能 (C) 位能加静压能 (D) 总能量为常量 21、利用柏努利方程计算流体输送问题时，要正确的选择合理的边界条件，对宽广水 面的流体流动速度，应选择（C） (A) U = 1 (B) 0 < u < 1 (C) u = 0 (D) u < 0 22、输送流体时，泵给予单位质量流体的能量为（ C ） (A) 升扬高度(B) 位压头 (C) 扬程(D) 动压头 23、往复式泵的分类是依据不同的（A） (A) 活塞(B) 连杆(C) 曲柄(D)汽缸 26、离心泵的实际安装高度,应该小于允许安装高度，否则将产生（ B ） (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) ) 气化
食品工程原理课程设计 ---管壳式冷凝器设计
目录 食品工程原理课程设计任务书 (2) 流程示意图 (3) 设计方案的确定 (4) 冷凝器的造型计算 (6) 核算安全系数 (8) 管壳式冷凝器零部件的设计 (10) 设计概要表 (12) 主要符号表 (13) 主体设备结构图 (14) 设计评论及讨论 (14) 参考文献 (15)
（一）食品科学与工程设计任务书 一、设计题目： 管壳式冷凝器设计 二、设计任务： 将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。 三、设计条件： 1、冷库冷负荷Q0=1700KW； 2、高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环； 3、冷凝器用河水为冷却剂，取进水温度为26~28℃； 4、传热面积安全系数5～15%。 四、设计要求： 1.对确定的设计方案进行简要论述； 2.物料衡算、热量衡算； 3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5. 编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；④.流程示意图；⑤.流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明；⑦主体设备结构图； ⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。） 6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构（3号图纸）、花板布置图（3号或4号图纸）。
（二）流程示意图 流程图说明： 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中； 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器； 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。
华中农业大学HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 题目：食品工程原理课程设计 班级：食工1002班 姓名：张国秀 学号： 2010309200212 日期： 指导老师：
列管式换热器设计任务书 一、设计题目：列管式换热器的设计 二、设计任务及操作条件 1、处理能力：6000㎏/h 2、设备形式：列管式换热器 3、操作条件 ①油：进口温度140℃，出口温度40℃； ②冷却介质：循环水，进口温度30℃，出口温度40℃； ③允许压强降：不超过107 Pa； 4、确定物性数据： 定性温度:可取流体进出口温度的平均值。 壳程油品的定性温度T=（140+40）/2=90℃ 管程循环水的定性温度t=(30+40)/2=35℃ 根据定性温度分别查取壳程和管程流体的有关物性数据：油在90℃时密度ρ0=825㎏/m3 比热容Cp0 =2.22 kJ/(㎏·℃) 黏度μ0=0.000715Pa·s 导热系数λ0=0.140 W/(m·℃) 水在35℃时密度ρi=994㎏/m3 比热容Cp i=4.08 kJ/(㎏·℃) 黏度μi=0.000725Pa·s 导热系数λi=0.626W/(m·℃) 5、每年按330天计算，每天24小时连续运行。
目录 第一节概述及设计方案简介 (5) 1 概述 (5) 1.1 换热器 (5) 1.2换热器的选择 (5) 1.3 流动空间的选择 (7) 1.4 流速的确定 (7) 1.5 材质的选择 (7) 1.6 管程结构 (8) 1.7 壳程结构 (9) 1.8 壳程接管 (10) 2 设计方案 (10) 3 主要符号参考说明 (11) 第二节工艺计算及主体设备设计计算 (12) 2.1 计算传热系数 (12) 2.1.1 计算管程对流传热系数 (12) 2.1.2 计算壳程对流传热系数 (12) 2.1.3 计算总传热系数 (12)
食品工程原理复习 第一章流体力学基础 1.单元操作与三传理论的概念及关系。 不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。这些基本的物理过程称为单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。 热量传递: 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。凡是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。 质量传递: 两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。 单元操作与三传的关系 “三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论” 1
2 的具体应用。 同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实 践基础 2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。 μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其 值愈大。所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度 3.理想流体的概念及意义。 理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。理想流体的假设， 为工程研究带来方便。 4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。 边界可以是真实的，也可以是虚拟的。边界所限定空间的外部称 为外界。 5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压 强）仅随位置而变化，不随时间而变。 6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的 截面流向总能量小的截面。 7.1kg 理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努
一、填空题： 1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为_0.0157m3.s-1_.平均流速为__ 2.0m.s-1____。 2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的_____倍。2；1/4 3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。出口阀 4.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为_________.4905w 5. 用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近__饱和水蒸汽；_的温度，而传热系数K值接近___空气____的对流传热系数。 6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型___、__、___.间壁式蓄热式直接混合式 7. 中央循环管式蒸发器又称__标准式__。由于中央循环管的截面积__较大_____。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的____要小__，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的____自然__循环。 8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为__22kg.s-1 __,平均流速为_ 2.8m.s-1______。 9. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是__粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时，其阻力系数=__24/ Rep ___. 10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)1140w 11. 非结合水份是主要以机械方式与物料相结合的水份。 12. 设离心机转鼓直径为1m，转速n=600 转.min-1，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快___201___倍。 13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。 本题目有题图：titu081.bmp 14. 用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃，方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃，则用水量WI＿＿WII AI＿＿＿A II。（大于，等于，小于） 大于，小于 15. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的____________，以使前一效引出的______________作后一效_________，以实现_____________再利用。为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽 16. 物料干燥时的临界水份是指＿由恒速干燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率；它比物料的结合水份大。 17. 如右图所示：已知,ρ水=1000kg.m-3,ρ空气=1.29kg.m-3,R=51mm,则△p=500_ N.m-2,ξ=_1（两测压点A.B间位差不计） 本题目有题图：titu141.bmp 18. 板框压滤机主要由__滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成_，三种板按1—2—3—2—1—2—3—2—1的顺序排列组成。 19. 去除水份时固体收缩最严重的影响是在表面产生一种液体水与蒸汽不易渗透的硬层，因而降低了干燥速率。 20. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的_为低，以使前一效引出的_二次蒸汽作后一效加热用，以实现_二次蒸汽_再利用。 21. 恒定的干燥条件是指空气的＿湿度、温度、速度＿以及＿与物料接触的状况＿都不变。 22. 物料的临界含水量的大小与_物料的性质，厚度和恒速干燥速度的大小__等因素有关。 二、选择题： 1. 当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为( ) B. A. 气体的粘度太小 B. 气体的密度太小 C. 气体比液体更容易起漩涡 D. 气体破坏了液体的连续性 2. 降膜式蒸发器内溶液是（C ）流动的。 A. 自然循环； B. 强制循环； C. 不循环 3. 当空气的t=t=tφ（A）。
《食品工程原理》复习题答案 第一部分 动量传递（流动、输送、非均相物系） 一.名词解释 1.过程速率：是指单位时间内所传递的物质的量或能量。 2.雷诺准数：雷诺将u 、d 、μ、ρ组合成一个复合数群。Re 值的大小可以用来判断流动类型。 3.扬程（压头）：是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。 4.分离因数:同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值。 二.填空题 1.理想流体是指 的流体。（黏度为零） 2.对于任何一种流体，其密度是 和 的函数。（压力，温度） 3.某设备的真空表读数为200mmHg ，则它的绝对压强为 mmHg 。当地大气压强为101.33×103 Pa 。（560mmHg ） 4.在静止的同—种连续流体的内部，各截面上 与 之和为常数。（位能，静压能） 5.转子流量计读取方便，精确，流体阻力 ，不易发生故障；需 安装。（小，垂直） 6.米糠油在管中作流动，若流量不变,管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。（2） 7.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的 倍。（1/2） 8.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。 （1/16） 9.实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能 守恒，因实际流体流动时有 。 （不，摩擦阻力） 10.任何的过程速率均与该过程的推动力成 比，而与其阻力成 比。（正，反） 11.在离心泵吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为 。（逆止阀） 12. 是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。(滤网) 13.离心泵工作时流体流速与压力的变化为: 高压流体泵壳通道 逐渐扩大的的离心力机械旋转所造成的气压流体被甩出后常压流体)()((低速流体、高速流体) 14.泵的稳定工作点应是 特性曲线与 特性曲线式M 的交点。（管路，泵或H-q v ） 15.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 （转速，20℃的水或水） 16.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_________。 （减少；增大） 17.根据操作目的（或离心机功能），离心机分为过滤式、 和 三种类型。 （沉降式、分离式） 18. 常速离心机、高速离心机、超速离心机是根据 的大小划分的。（分离因数） 19.某设备进、出口的表压分别为 -12 kPa 和157 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。 (答：-169kPa ) kPa 16915712-=--=-=?出进P P P 三.选择题 1.在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积( A )关系。 A ．反比 B.正比 C.不成比 2.当流体在园管内流动时，管中心流速最大，层流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( B )。A. u ＝3/2 u max B. u ＝1/2 u max C. u ＝0.8u max 3.湍流的特征有( C )。 A.流体分子作布朗运动中 B.流体质点运动毫无规则，且不断加速 C.流体质点在向前运动中，同时有随机方向的脉动 D.流体分子作直线运动 4.微差压计要求指示液的密度差( C )。
1.1.位能：由于流体在地球重力场中处于一定的位置而具有的能量。若任选一基准水平面作为位能的零点，则离基准垂直距离为Z的流体所具有的位能为mgz。 2.动能：由于运动而具有的能量。若流体以均匀速度u流动，则其动能为mv2/2.若流动界面上流速分布不均，可近似按平均流速进行计算，或乘以动能校正系数。 3.内能：物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和。对于不克压缩流体，其内能主要是流体的分子动能，对于可压缩流体，其内能既有分子动能，也有分子位能，如果单位质量流体所含的内能为e，则质量为m的流体所具有的内能E=me。在热力计算时，我们对某一状态下的内能变化值。 4.流动功：如果设备中还有压缩机或泵等动力机械，则外接通过这类机械将对体系做功，是为功的输入，相反也有体系对外做功的情形，是为功的输出，人为规定，外界对体系做功为正，体系对外界做工为负。 5.汽蚀：水泵叶轮表面受到气穴现象的冲击和侵蚀产生剥落和损坏的现象。吸上真空高度达最大值时。液体就要沸腾汽化，产生大气泡，气泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩，于是气泡又迅速凝成液体，体积急剧变小，周围液体就以极高速度冲向凝聚中心，造成几百个大气压甚至几千个大气压的局部应力致使叶片受到严重损伤。 6.汽蚀余量：指泵吸收入口处单位液体所具有的超过气化压力的富余能量， 7.泵的工作点：泵的特性曲线与某特定管路的特性曲线的交点。1.雷诺准数：Re=dup/u;是惯性力和黏性力之比，是表示流动状态的准数2努赛尔特准数：Nu:表示对流传热系数的准数3普兰特准数：Pr:表示物性影响的准数4格拉斯霍夫准数：Gr:表示自然对流影响的准数5粘度：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子；运动黏度是流体的动力黏度与流体的密度之比6热传导：是通过微观粒子（分子·原子·电子等）的运动实现能量传递；热对流：指流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程；热辐射：指物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程7水分结冰率：食品冻结过程中水分转化为冰晶体的程度；最大冰晶生成区：水分结冰率变化最大的温度区域（-1~5摄氏度）8形状系数：表证非球形颗粒与球形颗粒的差异程度。9分隔尺度：指混合物各个局部小区域体积的平均值；分隔强度：指混合物各个局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。10泵的工作点：将同一系统中的泵的特性曲线和某特定管路曲线，用同样的比例尺绘在一张图上，则这两条曲线的交点称为系统的工作点11温度场：某一瞬间空间中各点的温度分布；温度梯度：沿等温面法线方向上的温度变化率12颗粒群的频率分布曲线：将各个颗粒的相对应的颗粒百分含量绘制成曲线；累计分布曲线是将小于（大于）某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系绘制成表格或图形来直观表示颗粒粒径的累积分布13粉碎：利用机械力将固体物料破碎为大小符合要求的小块颗粒或粉末的单元操作；粉碎比“物料粉碎前后的平均粒度之比14床层空隙率：众多颗粒按某种方式堆积成固体定床时，床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率表示，数值等于床层空隙体积与床层总体积之比15床层的比表面：单位床层体积具有的颗粒表面积16水力光滑管：当δ﹥Δ时，管壁的凸凹不平部分完全被黏性底层覆盖，粗糙度对紊流核心几乎没有影响，此情况成为水力光滑管17紊流核心：黏性影响在远离管壁的地方逐渐减弱，管中大部分区域是紊流的活动区，这里成为紊流核心18允许吸上真空高度Hsp:在吸上真空高度上留有一定的余量，所得的吸上真空高度19最大吸上真空高度Hsmax:当泵的吸入口处的绝对压力Ps降低到与被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压Pv相等时，吸上真空高度就达到最大的临界值，称为最大吸上真空高度20泵的几何安装高度（吸入高度）：指泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离21壁效应：壁面附近的空隙率总是大于床层内部，因阻力较小，流体在近壁处的流速必大于床层内部22黑体：A=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被该物体吸收；白体或镜体：R=1,表示投射到物体表面上的辐射能全被该物体反射；透热体：D=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被透过；灰体：能以相同的吸收率且部分地吸收所有波长范围的辐射能的物体；特点：a,灰体的吸收率
江 南 大 学 考 试 卷 专 用 纸 《食品工程原理》（2）期末试卷（B ） 2006.6 （食品学院03级用） 使用专业、班级 学号 姓名 题 数 一 二 三 四 五 总 分 得 分 一、概念题 〖共计30分〗； (填空题每空1分，判断、选择题每小题各1分) 1 在填料塔吸收系数测定的实验中，本实验室所使用的填料有__拉西______环和___鲍尔_____环两种。 2 根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（ C ）。 (A)两相界面存在的阻力； (B)气液两相主体中的扩散的阻力； (C)气液两相滞流层中分子扩散的阻力； 3 气体的溶解度随________的升高而减少，随 ___________的升高而增大。 4 精馏过程是利用 多次部分气化_______________和____多次部分冷凝____________的原理而进行的。 5 精馏塔设计时采用的参数(F ,x F ,,ｑ, D ，x D ，R 均为定值)，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量__增大______，塔内实际上升蒸汽 量________。(增大，减少，不变，不确定) 6 二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化。（ ） (A)平衡线； (B)操作线与q 线； (C)平衡线 本题得分 8. 判断题（对打√，错打×） ①干燥操作能耗大，但要从湿固体物料中除去湿份(水份)，只能采用干燥 操作。( ) ②干燥过程中，湿物料表面并不总是保持为操作条件下空气的湿球温度。 ( ) 9. 干燥过程是________________和________________相结合的过程。 10 料液在高于沸点下进料时，其加热蒸气消耗量比沸点进料时的蒸汽消耗 量___少______， 因为此时料液进入蒸发器后有____闪蒸__________现象产生。 11多效蒸发的原理是利用减压的方 法使后一效的蒸汽压力和溶液的沸点较前一效的低，以使前一效引出的_____________作后一效的 ____________，从而实现____________再利用。 12萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M 位于 (A)溶解度曲线之上方区； (B)溶解度曲线上； (C)溶解度曲线之下方区； (D)座标线上。 13萃取是利用各组分间的 差异来分离液体混合液的。 (A)挥发度 (B)离散度 (C)溶解度 (D)密度。 14判断题（对打√，错打×） 从A 和B 组分完全互溶的溶液中，用溶剂S 萃取其中A 组分，如果 出现以下情况将不能进行萃取分离: (A) S 和B 完全不互溶，S 和A 完全互溶。 ( )
食品工程原理 课程设计说明书 任务名称：蒸发器的设计 设计人： 指导教师： 班级组别： 设计时间： 成绩:
目录 1、设计说明书 (2) 2、设计方案的确定 (3) 3、方案说明 (4) 4、物料衡算 (5) 5、热量衡算 (5) 6、工艺尺寸计算 (9) 7、附属设备尺寸计算 (15) 8、主要技术参数 (17) 9、计算结果汇总 (17) 10、设备流程及装备图 (18) 11、参考文献 (21)
设计说明书 一、题目: 蒸发器的设计 设计蒸发量为4吨/小时的双效真空浓缩装置，用于浓缩番茄酱的生产。已知进料浓度为%，成品浓度为28%，第一效真空度为600mmHg,第二效真空度为700mmHg。加热蒸汽的压力为0.15 MPa 二、原始数据： 1、原料：浓度为%的番茄酱 2、产品：浓度为28%的番茄酱 3、生产能力：蒸发量四吨每小时，一天工作10个小时 4、热源：加热蒸汽为饱和水蒸汽，压力 5、压力条件：第一效为600 mmHg的真空度，第二效为700 mmHg的真空度 三、设计要求内容： 1、浓缩方案的确定：蒸发器的型式、蒸发操作流程、蒸发器的效数等。 2、蒸发工艺的计算：进料量、蒸发水量、蒸发消耗量、温差损失、传热量、 传热面积等。 3、蒸发器结构的计算：加热室尺寸、加热管尺寸及排列、蒸发室尺寸、接管尺 寸等。 4、附属设备的计算：冷凝器、真空系统的选用 5、流程图及装配图绘制
四．设计要求 1、设计说明书一份； 2、设计结果一览表；蒸发器主要结构尺寸和计算结果及设备选型情况等； 3、蒸发器流程图和装配图 设计方案的确定 1.蒸发器的确定：选用外加热式蒸发器，它的特点是加热室与分离室分开，便 于清洗和更换。这种结构有利于降低蒸发器的总高度，所以可以采用较长的加热管。并且，因循环管不受热而增大了溶液的循环速度，可达1.5m/s。 2.蒸发器的效数：双效真空蒸发。真空操作的压力小，故在蒸发器内物料的沸 点就低，对于番茄这种热敏性较高的物料，采用真空蒸发降低沸点是有必要的。采用多效蒸发是减少加热蒸汽耗用量，提高热能经济性的有效措施。然而也不能无限地增加效数。理由如下：（1）效数越多，节省地加热蒸汽量就越少。由单效改为双效时，加热蒸汽用量可减少50%，但由四效改为五效只能节省10%，热能经济性提高不大。（2）效数越多，温度差损失越大，分配到各效的有效温度差就越小。为了维持料液在溶液沸腾阶段，每效的有效温度差不能小于5--7摄氏度。这样也限制了效数的增加。（3）热敏性溶液的蒸发，一般不超过三效。 3.加热方式：直接饱和蒸汽加热，压力。 4.操作压力：Ⅰ效为600 mmHg真空度，Ⅱ效为700 mmHg真空度。
食品工程原理总复习 第0章引论 1．什么是单元操作？ 2．食品工程原理是以哪三大传递为理论基础的？简述三大传递基本原理。3．物料衡算所依据的基本定律是什么？解质量衡算问题采取的方法步骤。4．能量衡算所依据的基本定律是什么？要会进行物料、能量衡算。 第一章流体流动 1．流体的密度和压力定义。气体密度的标准状态表示方法？ 2．气体混合物和液体混合物的平均密度如何确定？ 3．绝对压力Pab、表压Pg和真空度Pvm的定义。 4．液体静力学的基本方程，其适用条件是什么？ 5．什么是静压能，静压头？位压能和位压头？ 6．压力测量过程中使用的U型管压差计和微差压差计的原理。 7．食品工厂中如何利用流体静力学基本方程检测贮罐中液体存量和确定液封高度？ 8．流体的流量和流速的定义。如何估算管道内径？ 9．什么是稳定流动和不稳定流动？流体流动的连续性方程及其含义。10．柏努利方程及其含义。位能、静压能和动能的表示方式。 11．实际流体的柏努利方程，以及有效功率和实际功率的定义。 12．计算管道中流体的流量以及输送设备的功率。 13．什么是牛顿粘性定律？动力黏度和运动黏度的定义。 14．什么是牛顿流体？非牛顿流体？举例说明在食品工业中的牛顿流体和非牛顿流体。 15．雷诺实验和雷诺数是表示流体的何种现象？ 16．流体在圆管内层流流动时的速度分布及平均速度表述，泊稷叶方程。17．湍流的速度分布的近似表达式。 18．计算直管阻力的公式—范宁公式。 19．层流和湍流时的摩擦因数如何确定？ 20．管路系统中局部阻力的计算方法有哪两种？具体如何计算？ 21．管路计算问题（重点是简单管路，复杂管路） 22．流体的流量测定的流量计有哪些？简述其原理。 第二章流体输送 1．简述离心泵的工作原理。什么是“气缚”现象？ 2．离心泵主要部件有哪些？有何特点？ 3．离心泵的主要性能参数有哪些？ 4．离心泵的特性曲线是指那三条关系曲线？ 5．影响离心泵特性曲线的因素有哪些？
食品工程原理课程设计说明书 列管式换热器的设计 姓名： 学号： 班级： 年月日
目录 一、设计任务和设计条件 (3) 1、设计题目 (3) 2、设计条件 (3) 3、设计任务 (5) 二、设计意义 (6) 三、主要参数说明 (6) 四、设计方案简介 (9) 1、选择换热器的类型 (9) 2、管程安排 (9) 3、流向的选择 (10) 4、确定物性系数据 (10) 五、试算和初选换热器的规格 (11) 1、热流量 (11) 2、冷却水量 (11) 3、计算两流体的平均温度差 (11) 4、总传热系数 (11) 六、工艺结构设计 (12) 1、计算传热面积 (12) 2、管径和管内流速 (12) 3、管程数和传热管数 (12) 4、平均传热温差校正及壳程数 (13) 5、传热管排列和分程方法 (14) 6、壳体内径 (14) 7、折流板 (14) 8、接管 (15) 9、热量核算 (15) 10、换热器主要结构尺寸和计算结果如下表： (20) 七、参考文献 (21) 八、浮头式换热器装配图 (22)
一、设计任务和设计条件 1、设计题目 列管式换热器设计 2、设计条件 ①设计内容 设计内容某生产过程中，需将6400kg/h的牛奶从140℃冷却至50℃，冷却介质采用循环水，循环水入口温度20℃，出口温度为40℃。允许压降不大于105Pa。试设计一台列管式换热器并进行核算。 牛奶定性温度下的物性数据： 密度1040kgm-3；黏度 1.103*10-4Pas；定压比热容2.11kJ/(kg ℃)；热导率0.14W/(m ℃) 完成 日期 年月日 ②设计要求 序 号 设计内容要求 1 工艺计算热量衡算，确定物性数据，计算换热面积