農(nóng)業(yè)物料學(xué)期末試卷復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、緒 論農(nóng)業(yè)物料：指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工和處理的對(duì)象，包括動(dòng)、植物物料及其半成品和成品，以及土壤、化肥、農(nóng)藥等有生命物料和無生命物料。農(nóng)業(yè)物料學(xué)：主要研究農(nóng)業(yè)物料中各種帶有共性的物理特性，為各種機(jī)械和系統(tǒng)(如生產(chǎn)、處理、加工、貯藏、包裝、運(yùn)輸和質(zhì)量檢驗(yàn)等)提供合理和可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。第一章 農(nóng)業(yè)物料的物理參數(shù)農(nóng)業(yè)物料的形狀大多是不規(guī)則的。 按其形態(tài)來說，有塊體(如水果、塊根等)、粒體 (如種子和谷粒等)、粉體(如面粉和飼料等)以及莖葉體等形狀指數(shù) 通常用圓度或球度來表示（或判斷）某形狀 1.圓度（roundness） 表示物體角棱的銳度，可表明物體在投影面內(nèi)的實(shí)際形狀與圓形之間的差異。2.球度

2、(sphericity) 它表示物體的實(shí)際形狀和球體之間的差異程度。定義形狀系數(shù)為： 種子、顆粒飼料或粉狀飼料，稱為散粒體或散體，細(xì)粒也稱為粉體。粒徑表示單個(gè)粒子在某種幾何意義下的尺寸。平均粒徑不同尺寸的粒子群在某種幾何意義下的長度平均值。粒度是具有某一粒徑的粒子在粒體群中所占的比例泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩系列是以45m為起點(diǎn)，有二個(gè)序列，一個(gè)是基本序列篩比是,另一個(gè)是附加系列篩比是在25.4mm以上開孔，直接以開孔尺寸表示孔的大小，對(duì)25.4mm以下的孔，用25.4mm長度上的編織絲的根數(shù)來描述孔的大小，稱為“目”。密度的定義物體每單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱密度(g/cm3、kg/m3)。根據(jù)體積測(cè)定方法不

3、同，密度有不同的定義： 1)容積密度（bulk density） 物料質(zhì)量與其所占容器體積之比 2)粒子密度（particle density） 物料質(zhì)量與物料實(shí)際體積之比 3)真密度（true density） 物料質(zhì)量與除去物料內(nèi)部孔隙后的物料體積之比事實(shí)上，水和其它物質(zhì)的密度是隨溫度而變化的。幾乎在所有情況下，密度是隨溫度增加而下降的?？紫堵剩侯w粒之間全部空隙體積與總體積之比?？紫侗龋嚎紫扼w積與物料固體物質(zhì)體積之比?？紫堵逝c孔隙比之間存在以下的關(guān)系：=式中 孔隙率 n孔隙比比表面積：是指單位重量或單位體積粉粒的表面積水分的表示方法濕基表示法（w.bwet base）以農(nóng)業(yè)物料質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)

4、算的 式中： Mw濕基含水量 mw物料中所含水的質(zhì)量 ms 物料中所含干物質(zhì)的質(zhì)量干基表示法(d.bdry base) 以農(nóng)業(yè)物料中固體干物質(zhì)為基準(zhǔn)計(jì)算的濕基含水量和干基含水量可以相互轉(zhuǎn)換：平衡水分 物料在某一環(huán)境條件下，經(jīng)過無限長時(shí)間后所具有的水分。水的活性 指物料在平衡水分時(shí)的環(huán)境相對(duì)濕度等溫吸濕、解吸曲線 在給定溫度下，以物料平衡含水量為縱坐標(biāo)，以環(huán)境相對(duì)溫度為橫坐標(biāo)所得的關(guān)系曲線。第二章 固體農(nóng)業(yè)物料流變特性流變學(xué)(rheology)：研究物料在外力作用下形變、流動(dòng)以及時(shí)間效應(yīng)的科學(xué)。流變特性：用應(yīng)力(力)、應(yīng)變(變形)、時(shí)間等參數(shù)表示。物體在外力作用下產(chǎn)生變形，其表現(xiàn)形式為變形和流動(dòng)

5、，其中流動(dòng)又可分為粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng)，所以彈性、粘性和 塑性是描述固體農(nóng)業(yè)物物料流變特性的三種基本性質(zhì)。粘性(viscosity)：流體阻礙或抵抗本身流動(dòng)的性質(zhì)粘性流動(dòng)：液體在剪切應(yīng)力作用下剪切應(yīng)變隨作用時(shí)間不斷增加粘彈性：與時(shí)間相關(guān)的應(yīng)力應(yīng)變特性或應(yīng)力應(yīng)變速率特性。特點(diǎn)：粘彈性體既有固體特性，也有液體特性，是兩種 特性的綜合。粘彈性液體 還有韋森堡效應(yīng)。分類：(1)線性粘彈性：應(yīng)力與應(yīng)變之比僅為時(shí)間的函數(shù)，與應(yīng)力大小無關(guān)（當(dāng)應(yīng)力足夠小時(shí)） (2)非線性粘彈性：應(yīng)力與應(yīng)變之比為應(yīng)力和時(shí)間的函數(shù)粘塑性應(yīng)力松馳：物料突然變形到給定值并保持不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系。蠕 變：物料突然受到一個(gè)給

6、定應(yīng)力值并保持不變時(shí)，應(yīng)變隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系。流變模型有三個(gè)基本元件，即彈性元件、粘性元件和塑性元件。固體農(nóng)業(yè)物料流變性質(zhì)的測(cè)定方法分為兩類：即基本試驗(yàn)(Basic test)和模擬試驗(yàn)(Simulation test)?；驹囼?yàn)又可分為兩種，即靜態(tài)試驗(yàn)(static test)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)(dynamic test)。農(nóng)產(chǎn)品典型的力和變形的關(guān)系LL點(diǎn) 彈性極限點(diǎn)（Limit of elasticity)Y點(diǎn)生物屈服點(diǎn)（Bio-yield Point） R點(diǎn)破裂點(diǎn)（Rupture point）同軸壓縮試驗(yàn)在曲線的不同位置可得出不同的彈性模量值。可依據(jù)原點(diǎn)正切模量、割線模量和正切模量來定義物料彈

7、性模量。當(dāng)物體施加一定的載荷，然后卸除載荷，彈性變形(De)和塑性變形與彈性變形之和 (Dp十De)的比值，我們稱作彈性度(degree of elasticity)。如圖所示。彈性度愈大，物體恢復(fù)變形能力愈強(qiáng)。理想彈性體的彈性度應(yīng)為1，彈塑性體的彈性度均小于1。第三章 液體農(nóng)業(yè)物料的流動(dòng)特性根據(jù)液體流動(dòng)性質(zhì)可分為牛頓流體(Newtonian fluid)和非牛頓流體(non-Newtonian fluid)。當(dāng)剪切應(yīng)力與剪切速率之間存在線性關(guān)系時(shí)稱為牛頓流體。反之，當(dāng)剪切應(yīng)力與剪切速率之間不存在線性關(guān)系時(shí)稱為非牛頓流體。牛頓流體本構(gòu)方程：剪切應(yīng)力與剪切速率之間的關(guān)系為通過座標(biāo)原點(diǎn)的曲線，這種

8、液體稱為準(zhǔn)粘性 根據(jù)流動(dòng)曲線的形狀不同，準(zhǔn)粘性流體可分為： 假塑性流體：凹向剪切速率軸，原點(diǎn)與曲線上任一點(diǎn)連線的斜率隨剪切速率增大而減小，表觀粘度脹流性流體：凸向剪切速率軸，原點(diǎn)與曲線上任一點(diǎn)連線的斜率隨剪切速率增大而增大，表觀粘度n<1時(shí)，假塑性流體 n=1時(shí)， 牛頓流體 n>1時(shí)， 脹流性流體表觀粘度：非牛頓流體在某一剪切速率下的粘度。溫度對(duì)粘度的影響氣體溫度，粘度液體溫度，粘度濃度對(duì)粘度的影響濃度，粘度同軸圓筒粘度計(jì)工作原理：通過測(cè)定作用于轉(zhuǎn)筒上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來測(cè)定低粘度流體的粘度，很少用于高粘度流體的粘度測(cè)定。第四章 農(nóng)業(yè)物料的流體動(dòng)力學(xué)特性流體對(duì)物體的阻力由摩擦阻力和形面阻

9、力組成。摩擦阻力：作用于物料表面上的切向力沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的總和。形面阻力（壓差阻力）：作用于物料表面上的所有壓力沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的總和。在層流或低速流動(dòng)中，形面阻力可忽略不計(jì)在紊流或高速流動(dòng)中，摩擦阻力可忽略不計(jì)摩擦阻力、形面阻力隨流體粘度（雷諾數(shù)）、流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同而發(fā)生相應(yīng)變化球體的阻力系數(shù)C 隨雷諾數(shù)而變。 式中,和k為系數(shù)。為雷諾數(shù)。 邊界層：又稱附面層，是指貼近固體壁面附近的一部分流動(dòng)區(qū)域邊界層分類：邊界層內(nèi)的流動(dòng)也分為層流和紊流，相應(yīng)的也分為層流邊界層和紊流邊界層。對(duì)于又有層流又有紊流的邊界層又稱為混合邊界層。沉降速度：物體在靜止流體中勻速下降時(shí)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速度。懸浮速度：物體在運(yùn)

10、動(dòng)流體中處于懸浮狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的流體運(yùn)動(dòng)速度。把沉降速度和懸浮速度統(tǒng)稱為臨界速度。臨界速度是物料流體輸送和物料分離的一個(gè)重要流體動(dòng)力學(xué)特性和設(shè)計(jì)依據(jù)。臨界速度的推導(dǎo) 物料在靜止的流體中自有下落達(dá)到臨界速度時(shí)，物料受到流體阻力、重力和流體浮力的作用達(dá)到平衡。即 ； 球形物料的臨界速度 農(nóng)業(yè)物料的清選和分離是根據(jù)物料中各組成成分的阻力系數(shù)或臨界速度的不同而完成的。氣力輸送式利用氣流對(duì)顆粒物料進(jìn)行輸送。氣力輸送是固體與流體混合在一起的流動(dòng)，為兩相流。氣力輸送裝置一般由風(fēng)機(jī)、輸送管道、供料器和卸料器等組成。主要有兩種方式，一種是吸送式，另一種為壓送式。第五章 散粒體物料的力學(xué)特性摩擦特性參數(shù)滑動(dòng)摩擦角、滾

11、動(dòng)穩(wěn)定角物料與接觸表面間的摩擦特性休止角、內(nèi)摩擦角物料間的內(nèi)在摩擦特性 滑動(dòng)摩擦角(Sliding friction angle )滑動(dòng)摩擦角：表示散粒物料與接觸固體相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，散粒物料與接觸面間的摩擦特性滑動(dòng)摩擦系數(shù)：滑動(dòng)摩擦角的正切值滾動(dòng)穩(wěn)定角：滾動(dòng)穩(wěn)定角反映單粒柱狀、球形或類似球形物料與所接觸表面的滾動(dòng)摩擦特性。物料在平面上的滾動(dòng)阻力可以用滾動(dòng)穩(wěn)定角來衡量。物料在斜面上開始滾動(dòng)時(shí)的斜面角為滾動(dòng)的靜態(tài)穩(wěn)定角；物料在斜面上勻速下滾時(shí)的斜面角為滾動(dòng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定角。休止角：散粒物料由一定高度自然連續(xù)下落到平面上所堆積形成的圓錐母線與底平面間的夾角。（反映散粒物料的內(nèi)摩擦特性、散落性能主要用于糧倉、

12、料倉等的設(shè)計(jì)）休止角與物料形狀、尺寸、質(zhì)量、表面特性、含水率、堆積密度等有關(guān)內(nèi)摩擦角是反映散粒物料間摩擦特性和抗剪強(qiáng)度。根據(jù)莫爾理論，如果散粒體在二向應(yīng)力作用下沿某個(gè)平面產(chǎn)生破壞，則在這個(gè)平面內(nèi)存在一定得正應(yīng)力 和剪切力 的組合。 破壞平面上的這個(gè)應(yīng)力 和剪切力 也可以用莫爾圓求出。該莫爾圓的半徑為 ，圓心位于 處。莫爾包絡(luò)線和水平線的夾角即為散粒物料的內(nèi)摩擦角i 莫爾包絡(luò)線即表示散粒體的剪切強(qiáng)度休止角與內(nèi)摩擦角的區(qū)別與聯(lián)系： 休止角和內(nèi)摩擦角都反映了散粒物料的內(nèi)摩擦特性； 休止角和內(nèi)摩擦角兩者概念不同。內(nèi)摩擦角反映散粒物料層間的摩擦特性， 休止角則表示單粒物料在物料堆上的滾落能力，是內(nèi)摩擦特

13、性的外觀表現(xiàn)；數(shù)值不同。物料流動(dòng)過程兩種形式，即整體流和漏斗流。第六章 農(nóng)業(yè)物料的熱特性 熱量傳遞有三種基本形式： 傳導(dǎo) 對(duì)流 輻射 有時(shí)這三種傳熱形式是同時(shí)存在的。熱量傳遞動(dòng)力：溫度差是導(dǎo)致熱量從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，或從物體的一部分傳遞至另一部分的動(dòng)力。熱流量：單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量，W熱流密度：單位時(shí)間內(nèi)單位面積傳遞的熱量，W/m2，向量， 指向溫度降低方向?qū)崧剩簡挝粶囟忍荻葧r(shí)的熱流密度， W/m·k，表示物料的 導(dǎo)熱能力導(dǎo)熱系數(shù)l：表征材料導(dǎo)熱能力的大小，是一種物性參數(shù)，與材料種類和溫度有關(guān)。對(duì)流換熱系數(shù) ：當(dāng)流體與壁面溫度相差1度時(shí)、每單位壁面面積上、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的

14、熱量。熱容：熱容是使物質(zhì)溫度升高1K所需的能量（單位：J/K） ，它反映材料從周圍環(huán)境中吸收熱量的能力。比 熱 容：單位質(zhì)量物質(zhì)溫度升高1吸收的熱量，簡稱比熱 農(nóng)業(yè)物料的比熱隨物料組成成分、含水率、溫度等變化第七章 農(nóng)業(yè)物料的光學(xué)特性光的傳遞：反射、折射、衍射、透射等反射、吸收、透光和發(fā)光等構(gòu)成農(nóng)業(yè)物料的光學(xué)特性。圖為農(nóng)業(yè)物料反射率曲線實(shí)例，該圖反映了農(nóng)業(yè)物料哪些光學(xué)信息。 (1)不同物料其反射率值不同，光譜特性曲線的差異主要是由于物料組成物吸收特性不同造成的； (2)同一物料在不同波長下反射率不同； (3)高含水量的物料其反射率較高，低含水量的物料反射率較低。由此特性利用近紅外可測(cè)量物料的含

15、水量； (4)紅蘋果、綠蘋果反射率不同，可能是由于葉綠素不同造成的，可利用光學(xué)特性判別與檢測(cè)蘋果成熟度。簡述光的反射、透射、延遲發(fā)光特性在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。1、顏色和成熟度2、外部損傷3、成分分析4、內(nèi)部缺陷檢測(cè)5、自動(dòng)分選和分級(jí)第八章 農(nóng)業(yè)物料的電學(xué)特性電阻率是用來比較各種物質(zhì)相對(duì)的電阻大小的量，又稱比電阻農(nóng)業(yè)物料的電阻率不僅與物料性質(zhì)有關(guān)，而且還與含水率和溫度有關(guān)。電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)電導(dǎo)是描述物體傳導(dǎo)電流性性能的物理量，記作G 。物體的電導(dǎo)是指該物體所通過電流與該物體所加電壓的比值。電導(dǎo)和電導(dǎo)率的差別在于前者是對(duì)具體物體而言，因此它除了與物質(zhì)性能有關(guān)外，還與該物體的大小、形狀與導(dǎo)電時(shí)的端點(diǎn)位置有關(guān)，而電導(dǎo)率則僅與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。通常所指的介電特性主要有三項(xiàng)，即相對(duì)介電常數(shù)，相對(duì)介質(zhì)損耗因數(shù)和介質(zhì)損耗角正切介電常數(shù)是表示物