食品工程原理思考題與習(xí)題

1、思考題與習(xí)題緒論一、填空1 同一臺設(shè)備的設(shè)計(jì)可能有多種方案，通常要用 來確定最終的方案。2 單元操作中常用的五個根本概念包括 、 、 、 和 。3 奶粉的生產(chǎn)主要包括 、 、 、 、 等單元操作。二、簡答1 什么是單元操作？食品加工中常用的單元操作有哪些？2 “三傳理論是指什么？與單元操作有什么關(guān)系？3 如何理解單元操作中常用的五個根本概念？4 舉例說明三傳理論在實(shí)際工作中的應(yīng)用。5 簡述食品工程原理在食品工業(yè)中的作用、地位。三、計(jì)算1 將 5kg 得蔗糖溶解在 20kg 的水中，試計(jì)算溶液的濃度，分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)、摩 爾濃度表示。 20蔗糖溶液的密度為 1070kg/m3。2 在含鹽

2、黃油生產(chǎn)過程中，將 60% 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的食鹽溶液添加到黃油中。最終產(chǎn)品的水分含 量為 15.8% ，含鹽量 1.4%，試計(jì)算原料黃油中含水量。3 將固形物含量為 7.08% 的鮮橘汁引入真空蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，得固形物含量為58%得濃橘汁。假設(shè)鮮橘汁進(jìn)料流量為 1000kg/h ，計(jì)算生產(chǎn)濃橘汁和蒸出水的量。4在空氣預(yù)熱器中用蒸氣將流量1000kg/h ,30C的空氣預(yù)熱至66C,所用加熱蒸氣溫度CC。求蒸氣消耗量。5在碳酸飲料的生產(chǎn)過程中，在0 C和1atm下，1體積的水可以溶解 3體積的二氧化碳。試計(jì)算該飲料中 CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 摩爾分?jǐn)?shù)。忽略 CO2和水以外的任何組分。6采用發(fā)酵罐連續(xù)發(fā)酵

3、生產(chǎn)酵母。20m3發(fā)酵灌內(nèi)發(fā)酵液流體發(fā)酵時(shí)間為16h。初始接種物中含有 1 .2%的酵母細(xì)胞, 將其稀釋成 2%菌懸液接種到發(fā)酵灌中。在發(fā)酵罐內(nèi), 酵母以每 2.9h增長一倍的生長速度穩(wěn)定增長。 從發(fā)酵罐中流出的發(fā)酵液進(jìn)入連續(xù)離心別離器中, 生產(chǎn)出來 的酵母懸浮液含有 7%的酵母,占發(fā)酵液中總酵母的97%。試計(jì)算從離心機(jī)中別離出來的酵母懸浮液的流量 F以及殘留發(fā)酵液的流量 W假設(shè)發(fā)酵液的密度為 1000kg/m3。第一章 流體流動、名詞解釋1 流體的黏性2 牛頓流體3 流體的穩(wěn)定流動4 層流邊界層二、填空1 通常把 ( ) 流體稱為理想流體。2 牛頓黏性定律說明，兩流體層之間單位面積的 ( )

4、與垂直于流動方向的 ( ) 成正比。3 流體在管道中的流動狀態(tài)可分為 ( ) 和 ( ) 兩種類型。4 在過渡區(qū)內(nèi)，流體流動類型不穩(wěn)定，可能是 ( ) ，也可能是 ( )，兩者交替出現(xiàn)，與 ( ) 情況有關(guān)。5 流體的流動狀態(tài)可用 ( )數(shù)來判斷。當(dāng)其 ( )時(shí)為 ( )； B. C. =4 正位移泵的流量與 ( ) 有關(guān)。A. 泵的轉(zhuǎn)速與結(jié)構(gòu) B. 管路阻力 C. 泵的壓頭5 離心泵的壓頭、流量均與流體的 () 無關(guān)。A. 黏度 B 黏度密度 C. 溫度6 液體的黏性隨溫度升高而 ()，氣體的黏性隨溫度升高而 () 。A. 升高，降低 B. 升高，升高 C. 降低，升高7 余隙系數(shù)越大，壓縮

5、比越大，那么容積系數(shù) ( ) 。A. 越小 B. 越大 C. 不變8 正位移泵的壓頭與 () 有關(guān)。A. 泵的轉(zhuǎn)速 B. 管路阻力 C. 流量 四、簡答1 離心泵發(fā)生氣蝕現(xiàn)象的原因是什么？危害是什么？應(yīng)如何防止？2 根據(jù)離心泵的特性曲線圖說明用其出口閥門調(diào)節(jié)管路流量的原理。3 簡述實(shí)際流體柏努利方程的物理意義。4 簡述離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。5 簡述用旁路閥調(diào)節(jié)往復(fù)泵流量的原理。五、計(jì)算1 離心泵吸入管內(nèi)徑為 100mm，吸入管路總壓頭損失為 12u2/2g u為吸管內(nèi)水的流 速，m/s泵入口處真空表讀數(shù)為 45.33kPa。試求吸水管內(nèi)的流量m3/h水的密度 為 103m3/kg。233/m

6、in 的流量由一敞口大原料貯槽送敞口高位槽中，管道出口比原料貯槽的液面高23m，吸入管內(nèi)徑為90mm，泵出口管內(nèi)徑為 52.5mm。假設(shè)管路系統(tǒng)的摩擦損失為53.8J/kg，泵的效率為 70%，試計(jì)算泵的揚(yáng)程和功率。33/min的流量從一出口貯槽中吸上來，泵的入口管為內(nèi)徑50.8mm，長6.1m的40號鋼管，有三個彎頭。水從泵中流出來后經(jīng)過一長61m，內(nèi)徑50.8mm的帶兩個彎頭的管段后再排到大氣中，排出口比貯槽的液面高6.1m。 1計(jì)算總摩擦損失；2計(jì)算泵所作的的功；3.泵的有效功率。43/h的水以0.1m/s的速度從10m下的加熱罐中抽至水龍頭處。假設(shè)罐的壓力保持在600kPa的表壓下，試

7、求泵的能量。忽略管道阻力。第三章 非均相物系的別離一、名詞解釋1 非均相物系2 臨界粒徑3 重力沉降4 離心沉降5 沉降速度6 過濾速率二、填空1 濾餅過濾有 和 兩種典型的操作方式。在實(shí)際操作中常用 的操 作方式。2 沉降室應(yīng)做成形或在室內(nèi)設(shè)置 。3 沉降室的生產(chǎn)能力與 和 有關(guān)。4 除塵系統(tǒng)可以由 、 和組成。5 在除塵系統(tǒng)中，含塵氣體可先在 中除去較大塵粒，然后在 中除去大部 分塵粒。6 過濾有 ()和 ()兩種根本方式。7板框過濾機(jī)的工作過程主要有()， ()和()等。8濾餅過濾開始后會迅速發(fā)生() 現(xiàn)象。在濾餅過濾中，真正起過濾作用的是( )9濾餅阻力的大小主要取決于(過濾介質(zhì) )及

8、其 ()。10非均相物系的別離遵循的根本規(guī)律。三、選擇1 在相同條件下 ,板框過濾機(jī)的洗滌速率為終了過濾速率的( ) 。2 對于可壓縮性濾餅 ,其壓縮系數(shù)為 ( ) 。A.s=0 ； B.s13 過濾的推動力為 ( ) 。4 一臺試驗(yàn)用離心泵， 開動不久， 泵入口處的真空度逐漸降低為零， 泵出口處的壓力表逐 漸上升，此時(shí)離心泵完全打不出水。發(fā)生故障的原因是 ( )。A. 忘了灌水； B. 吸入管路堵塞； C. 壓出管路堵塞； D. 吸入管路漏氣四、簡答1 簡述旋風(fēng)別離器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理。2 簡述影響重力沉降的因素 ( 以斯托克斯區(qū)為例 )。3 設(shè)計(jì)一個含塵氣體的別離系統(tǒng)，并簡述各個設(shè)備的作用。

9、4 簡述降塵室的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理。5 根據(jù)過濾根本方程，簡述影響過濾的因素。6 簡述板框壓濾機(jī)的工作過程。7 設(shè)洗水的粘度和溫度黏度液相同 ,試證明洗滌速率是最后過濾速率的 1/4 。8 簡述先恒速后恒壓過濾的特點(diǎn)。9 簡述用試驗(yàn)法求過濾常數(shù)的方法。五、計(jì)算1試計(jì)算直徑d90卩m密度P為3000kg/m33，黏度為1.81 xW-5Pa,水的黏度xiO-3Pa。2某懸浮液中固相密度為2930kg/m3,其濕餅密度為1930kg/m3,懸浮液中固相顆粒的質(zhì)量分率為25g/升水。該懸浮液于 400mm汞柱的真空度下用小型轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)做試驗(yàn)，測得過 濾常數(shù)K=5.15X10-6m2/So現(xiàn)用一直徑為

10、1.75m ,長0.98m的轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)。操作壓力于試驗(yàn)相同，轉(zhuǎn)速為 1r/min，浸沒角為125.5 濾布阻力可忽略，濾餅不可壓縮。試求此過 濾機(jī)的生產(chǎn)能力和濾餅的厚度。3含塵氣體中塵粒的密度為 2000kg/m3。氣體溫度為375K,黏度P3?，F(xiàn)用一標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng) 別離器別離其中的塵粒，別離器的尺寸為 D=400mm， h=D/2， B=D/4 。含塵氣體在進(jìn)入排氣 管以前在別離器內(nèi)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)為 N=5，氣體流量Q=1000m3/h。試計(jì)算其臨界粒徑。4預(yù)用沉降室凈化溫度為20C流量為 250m3/h的常壓空氣，空氣中所含灰塵的密度為1800kg/m3,要求凈化后的空氣不含有直徑大于10

11、艸的塵粒，試求所需凈化面積為多大？假設(shè)沉降室低面的寬為 2m，長5m,室內(nèi)需要設(shè)多少塊隔板？20C時(shí)，空氣黏度為1.81 氷0-5Pa?s5 假設(shè)分別采取以下各項(xiàng)措施,試分析真空轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。濾布阻力可以忽略,濾餅不可壓縮。1轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大1 倍；2轉(zhuǎn)筒浸沒度增大 1 倍；3操作真空度增大 1 倍 1 倍。6用單碟片的碟式離心機(jī)澄清含有顆粒的黏性液體，顆粒密度為1461kg/m3，溶液的密度為801kg/m3，黏度為10P，離心機(jī)轉(zhuǎn)筒的2=0.02225m , r1=0.00716m，碟片的半錐角為 45, 如果轉(zhuǎn)速為2300r/min 3/h。計(jì)算出口流體中最大顆粒的直

12、徑。第四章粉碎篩分混合乳化一、名詞解釋1粉碎2粒度3球形度4篩分5混合6均勻度7乳化8均質(zhì)二、填空1根據(jù)被粉碎物料和成品粒度的大小，粉碎被分為、和四種。2物料粉碎時(shí)所受到的作用力包括、和三種。3粉碎操作方法包括、丨、和四種。4磨齒排列有四種方式，即丨、和。5整個混合過程存在、和丨三種混合方式。6從結(jié)構(gòu)來看，槳葉有: 、丨、和丨四種形式。7固體混合機(jī)按照結(jié)構(gòu)可分為丨和兩種；按照操作方式可分為和8乳化液形成的方法根本:上可分為和兩種。9均質(zhì)機(jī)按其結(jié)構(gòu)及上作原理大致可分為、。三、選擇1對于中粉碎，成品粒度范圍為。A. 5-50mmB. 5-10mmC. 100 npi 以下2對于立方體形顆粒，球形度

13、 艇為。3當(dāng)乳化劑的親水親油平衡值 HLB丨時(shí)，此乳化劑為親水性乳化劑。A. 10B. V 10C. =10四、簡答1食品加工中如何選用粉碎機(jī)？2篩面的運(yùn)動方式有哪些？3簡述固體混和中的離析現(xiàn)象及防止方法。4影響乳化液穩(wěn)定性的主要因素有哪些？5孚L化單元操作中乳化劑的作用有哪些？6簡述肢體磨的結(jié)構(gòu)及工作原理。五、計(jì)算1試計(jì)算立方體形顆粒的球形度和形狀系數(shù)。2如下表所示的粒度分布數(shù)據(jù)，試計(jì)算面積平均直徑、體積平均直徑和沙得平均直徑。粒度范圍/ gm020 2040 4060 6080 80100 100120 120140 140160 160180 180200 200220 220240顆粒

14、計(jì)數(shù)5205010695885226106423 Ikg谷物從最初粒度4mm磨碎到最后粒度1mm需要能量4.6J。假設(shè)將此谷物從最初狀態(tài) 磨碎至粒度為0.2m m,所需的能量是多少?4 有帶旋槳式攪拌槳的混合器來攪拌某工業(yè)產(chǎn)品。容器直徑為1.63m，器內(nèi)液層深度500r/min ，測得電機(jī)功為1.5m，甘油的密度為1200kg/m3，黏度為16。假設(shè)攪拌器轉(zhuǎn)速為 率為 12kW ，試求攪拌器的直徑。4生。第五章 流態(tài)化與氣體輸送、名詞解釋懸浮速度 臨界流化速度 流化數(shù) 密相流化床夾帶別離高度 氣力輸送、填空按照流化狀態(tài),流態(tài)化可分為流態(tài)化和 流態(tài)化兩種形式。為防止從床層中帶出固體顆粒,流化床操

15、作氣速必須保持在 流化床中常見的不正常現(xiàn)象主要有 在流化床中,如果床層過高,可以增加)和(。,破壞 ，)和(防止 之間。現(xiàn)象發(fā)式氣力輸送和 的混合比。氣力輸送的形式主要有 式氣力輸送、同一氣力輸送裝置,輸送松散物料可選、選擇1 在流態(tài)化階段,流化床床層的壓強(qiáng)降與A .流體流速；B .床層高度；2 當(dāng)流體通過床層時(shí)分布不均勻, 那么大量流體與固體顆粒不能很好地接觸, 路,這種現(xiàn)象稱為A.3有關(guān)。C A 和 B式氣力輸送三種。就會產(chǎn)生 “短A4。溝流現(xiàn)象B 斷流現(xiàn)象C 騰涌現(xiàn)象就物料顆粒群在水平管道中的運(yùn)動狀態(tài)而言,停滯流又可稱為均勻流B 管底流C.疏密流D 集團(tuán)流以下哪種氣力輸送的形式適用于輸送

16、細(xì)小、貴重或危害性大的粉狀物料。A 吸運(yùn)式B 壓送式C.混合式D 循環(huán)式5 利用兩相流旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用使物料與氣流別離的卸料器為A .容積式B .三角箱C.離心式D .壓力式四、簡答氣力輸送的特點(diǎn)是什么？ 糧食工業(yè)中常采用的氣力輸送裝置有哪些形式？有什么特點(diǎn)？ 物料顆粒在水平管的懸浮機(jī)理及運(yùn)動狀態(tài)如何？ 影響物料在彎管中運(yùn)動最終速度的因素有哪些?試分析論述一下。在兩相流理論中將其壓損分為哪幾局部？各代表什么意義？ 如何選擇輸送風(fēng)速？計(jì)算某物料密度為1196 kg/m3C的空氣流過流化床時(shí)，空床流速為/s,56五、。1 流速為何值時(shí)，流化才開始？試求此時(shí)壓力降值。2 某物料顆粒的平均粒徑為0.

17、4mm,密度為1690kg/m33，平均黏度P。試求其臨界流化速度。3 某固體顆粒為130目，臨界粒徑為dp=1.44 M0-4m，顆粒密度為p=1068kg/m3,液相黏度試求壓力降。當(dāng)空床為Mf.0246cP,密度為p3,求最大流化速度。4 鮮豌豆近似為球形，其直徑為5mm，密度為1060 kg/m3。擬于-20 C冷氣流中進(jìn)行流化冷凍。豆床在流化前的床層高度為0.3m,空隙率為04冷凍進(jìn)行時(shí)，空氣速度等于臨界速度的1.6倍。試大體估計(jì)：流化床的臨界流化速度和操作速度；通過床層的壓力降；試 估算冷氣流與顆粒外表之間的傳熱膜系數(shù)。-20 C空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為2.36 10-2W/m - K2,

18、同時(shí)估計(jì)從風(fēng)機(jī)到加料器的壓力損失約為 1.04 kN/m23。第六章 傳熱學(xué)一、名詞解釋1 對流傳熱2 自然對流3 強(qiáng)制對流4 熱輻射5 黑體、填空1 常用的列管換熱器的溫度補(bǔ)償方式有 、 和 等。2 強(qiáng)化傳熱的途徑主要有 、 和 等3 熱傳導(dǎo)是借助于 來進(jìn)行熱量的傳遞的。熱傳導(dǎo)主要發(fā)生在 或 中。4 熱量的傳遞是由于 而引起的。根據(jù)傳熱原理，傳熱有 、 和 三種 方式。5 在對流傳熱中，雷諾準(zhǔn)數(shù)等于 ，它表示 。6 在對流傳熱中，努塞爾準(zhǔn)數(shù)等于 ，它表示 。7 影響對流傳熱的因素主要有 、 、 和 等。8 用冷卻水將一定量的熱流體由100 C冷卻到40C，冷卻水初溫為15C,在設(shè)計(jì)列管式換熱

19、器時(shí)，采用兩種方案比擬，方案I是令冷卻水終溫為 30C,方案II是令冷卻水終溫為35C，那么用水量 W1W2，所需傳熱面積 A1A2大于、小于、等于9 冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進(jìn)口溫度為90C，出口溫度為50C,冷水進(jìn)口溫度為15C，出口溫度為 53C，冷熱水的流量相同，那么熱損失占傳熱量的冷熱水物性數(shù)據(jù)視為相同 三、選擇1 在與等溫面垂直的方向上， ( )2 液體的沸騰傳熱應(yīng)控制在 ( )區(qū),以獲得較大的傳熱膜系數(shù).3 在相同傳熱面積條件下 ,逆流操作時(shí)所需加熱劑用量較并流操作().4 間壁式換熱器任一側(cè)流體的對流換熱過程中 , 熱阻主要集中在 ().5 圓筒壁(外半徑為r3)上兩層保

20、溫材料的溫度分布曲線如圖示:A層的導(dǎo)熱系數(shù)()B層的導(dǎo)熱系數(shù)；應(yīng)將 ()放在內(nèi)層保溫效果好。(A,B 兩層厚度相等 )。A. 等于 B. 大于 C. 小于 D. A 層四、簡答1 簡述影響對流傳熱系數(shù)的因素。2 舉例說明板式換熱器在食品中的應(yīng)用。3 根據(jù)傳熱速率方程簡述影響間壁式換熱器的因素。4 舉例說明套管式換熱器在食品中的應(yīng)用。5 簡述套式換熱器的特點(diǎn)及其應(yīng)用。五、計(jì)算1某平壁厚度b=0.37m，內(nèi)外表溫度ti=1650 C,外外表溫度t2=300 C,平壁材料熱導(dǎo)率 入,t W/(m2 -C)。假設(shè)將熱導(dǎo)率分別按常量取平均熱導(dǎo)率和變量計(jì)算，試求平壁的溫度分布 關(guān)系式和導(dǎo)熱熱通量。22,其

21、厚度為0.01m，測得的數(shù)據(jù)如下，試求：1材料的平均熱導(dǎo)率 一；(1)設(shè)該材料的熱導(dǎo)率為0仆at)，試求0和a。電熱器材料外表溫度/ C電壓/V電流/A高溫側(cè)低溫側(cè)140300100114200503(m2 C )的保溫材料。操作穩(wěn)定后，又測得爐內(nèi)外表溫度為740C，外外表溫度為 90C。設(shè)兩層磚的熱導(dǎo)率不變，試計(jì)算加保溫層后爐壁的熱損失比原來的減少百分之幾？4(m2 C )，試求:1單位時(shí)間、單位面積導(dǎo)過的熱量； 2距離高溫側(cè)350mm處的溫度。5某燃燒爐的平壁由以下三種磚依次徹成。耐火磚：熱導(dǎo)率 1 =1.05 W/ m2 C；厚度 b1=0.23m；絕熱磚：熱導(dǎo)率 2=0.151 W/

22、m2 C每塊厚度b2=0.23m ；普通磚：熱導(dǎo)率3=0.93 W/m2 C每塊厚度b3=0.24m ；假設(shè)耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為1000 C,耐火磚與絕熱磚接觸處溫度為940 C,而絕熱磚與普通磚接觸處的溫度不得超過138C，試問：1絕熱層需幾塊絕熱磚？2此時(shí)普通磚外側(cè)溫度為多少？6在外徑為140mm的蒸氣管道外包扎保溫材料，以減少熱損失。蒸氣管外壁溫度為390 C,保溫層外外表溫度不大于 40C。保溫材料的 入與t的關(guān)系為 入tt的單位為C,入的單位為 W/m2 C。假設(shè)要求每米管長的熱損失Q/L不大于450W/m，試求保溫層的厚度以及保溫層中溫度分布。7 $ 60mnrK 3mm鋁合金管熱導(dǎo)率

23、按鋼管選取，外包一層厚30mm石棉后，又包一層30mm 軟木。石棉和軟木的熱導(dǎo)率分別為0.16W/m2 C和0.04W/ m2 C。又管內(nèi)壁溫度為-110 C,軟木外側(cè)溫度為10C,求每米管長所損失的冷量。假設(shè)將兩保溫材料互換，互換后假設(shè)石棉外側(cè)的溫度仍為10C不變，那么此時(shí)每米管長上損失的冷量為多少？8空心球內(nèi)半徑為1、溫度為ti,外半徑為r0、溫度為t0,且ti t0,球壁的熱導(dǎo)率為X試推導(dǎo)空心球壁的導(dǎo)熱關(guān)系式。9在預(yù)熱器內(nèi)將壓強(qiáng)為 101.3kPa的空氣從10C加熱到50C。預(yù)熱器由一束長度為 1.5m，直 徑為$ 86mM 1.5mm的錯列直立鋼管所組成。 空氣在管外垂直流過，沿流動方

24、向共有15行， 每行有管子20列，行間與列間管子的中心距為 110mm。空氣通過管間最狹處的流速為 8m/s。 管內(nèi)有飽和蒸氣冷凝。試求管壁對空氣的平均對流傳熱系數(shù)。10在長為3m,內(nèi)徑為53mm的管內(nèi)加熱香蕉漿。香蕉漿的質(zhì)量流速為172kg/sm2。假設(shè)香蕉漿在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)如下：890 10 5Pa S；0.692 w/m -K; cp 3.865kJ/ kg C。p試求香蕉漿對管壁的對流傳熱系數(shù)。11有一列管式換熱器，由38根0 25mnrK 2.5mm的無縫鋼管組成。果汁在管內(nèi)流動，由20 C 被加熱至80C,果汁的流量為8.32kg/s。外殼中通入水蒸氣進(jìn)行加熱。試求管壁對果汁

25、的傳熱系數(shù)。當(dāng)果汁的流量提高一倍時(shí),傳熱系數(shù)有何變化。12熱空氣在冷卻管管外流過，2=90W/(m 2 C )，冷卻水在管內(nèi)流過，1=1000W/ m2C。冷卻管外徑 do=16mm ,壁厚 b=1.5mm ,管壁的 啟40W/ m2C。試求： 總傳熱系數(shù) Ko； 管外對流傳熱系數(shù) 2增加一倍,總傳熱系數(shù)有何變化？ 管內(nèi)對流傳熱系數(shù) 1增加一倍,總傳熱系數(shù)有何變化？13有一套管換熱器，內(nèi)管為0 25mmx 1mm，外管為0 38mnK 1.5mm。冷水在環(huán)隙內(nèi)流過，用以冷卻內(nèi)管中的高溫氣體，水的流速為0.3m/s,水的入口溫度為 20C,出口溫度為40C。試求環(huán)隙內(nèi)水的對流傳熱系數(shù)。14有一不

26、銹鋼制造的套管換熱器， 內(nèi)管直徑為0 89mmx 3.5mm ,流量為2000kg/h的糖漿在 內(nèi)管中從80C冷卻到50C。冷卻水在環(huán)隙從15C升到35C。糖漿的對流傳熱系數(shù) h=230W/m2 K，水的對流傳熱系數(shù)c=290W/m2K。忽略污垢熱阻。試求：冷卻水消耗量；并流和逆流操作時(shí)所需傳熱面積；如果逆流操作時(shí)所采用的傳熱面積與并流時(shí)的相同， 計(jì)算冷卻水出口溫度與消耗量,假設(shè)總傳熱系數(shù)隨溫度的變化忽略不計(jì)。22某無相變的流體，通過內(nèi)徑為50mm的圓形直管時(shí)的對流傳熱系數(shù)為120W/(m2 C)，流體的Re=2X104。假設(shè)改用周長與圓管相等，高與寬之比等于1 : 2的矩形管，而流體的流速增

27、加 0.5 倍,試問對流傳熱系數(shù)有何變化？15某食品廠用冷水冷卻奶油。冷卻器為014mnK 8mm鋼管組成的排管，水平浸于一很大的冷水槽中, 冷水由槽下部進(jìn)入, 上部溢出, 通過槽的流速很小。 設(shè)冷水的平均溫度為 42.5C, 鋼管外壁溫度為56 C，試求冷水的對流傳熱系數(shù)。16 室內(nèi)有二根外表溫度相同的蒸氣管,由于自然對流兩管都向周圍空氣散失熱量。大管的直徑為小管直徑的 10倍，小管的GrP門=108。兩水平管單位時(shí)間、單位面積的熱損 失的比值為多少？17飽和溫度為100C的水蒸氣在長 3m、外徑為0.03m的單根黃銅管外表上冷凝。銅管堅(jiān)直放置，管外壁的溫度維持96 C，試求每小時(shí)冷凝的蒸氣

28、量。假設(shè)將管子水平放，冷凝的蒸氣量又為多少？18有一臺運(yùn)轉(zhuǎn)中的單程逆流列管式換熱器，熱空氣在管程由120C降至80C，其對流傳熱系數(shù)1=50W/m2K。殼程的冷卻水從15C升至90C,其對流傳熱系數(shù)2=2000W/m2K, 管壁熱阻及污垢熱阻皆可不計(jì)。當(dāng)冷卻水量增加一倍時(shí)，試求水和空氣的出口溫度t2和T2，忽略流體物性參數(shù)隨溫度的變化；傳熱速率Q比原來增加了多少？192的逆流套管換熱器中，用熱油加熱冷水。熱油的流量為2.85kg/s，進(jìn)口溫度為110C ；水的流量為0.667kg/s，進(jìn)口溫度為35C。熱油和水的平均比熱容分別為 1.9kJ/(kg G)及4.18 kJ/(kg G)。換熱器的

29、總傳熱系數(shù)為 320W/(m2：C )試求水的出口溫度及傳熱量。20求直徑d=70mm、長L=3m的鋼管其外表溫度 ti=227 C的輻射熱損失。假定此管被 置于：1很大的紅磚里，磚壁溫度t2=27 C； 2mX0.3m的磚槽里，t2=27 C,兩端面的輻射損失可以忽略不計(jì)。212。換熱器1 : Ki=625 W/(m 2 C )，單殼程雙管程。 換熱器2: K2=500 W/(m 2 C )，單殼程單管程。為滿足所需的傳熱量應(yīng)選用那一個換熱器。22在一套管換熱器中，用冷卻水將1.25kg/s的蔗糖溶液由350K冷卻至300K，冷卻水在025mmmm的管內(nèi)中流動，其進(jìn)出口溫度分別為290K和3

30、20K。水和蔗糖溶液的對流傳熱系數(shù)分別為 0.85 kW/(m 2 C )和2.7 kW/(m 2 C)，又兩側(cè)污垢熱阻忽略不計(jì)，試求所需的 管長和冷卻水消耗量。23在一列管換熱器中，用初溫為30C的水將橘汁由120C冷卻到70C，橘汁和水的流量分別為 1X104kg/h丨和 1.4 104kg/h。比熱容分別為 0.52kcal/kg C和 0.46 kcal/kg C， 傳熱系數(shù)K=100kcal/m2 h C試分別計(jì)算并流和逆流時(shí)換熱器所需的傳熱面積。24在并流換熱器中，用水冷卻奶油。水的進(jìn)出口溫度分別為15C和40C，奶油的進(jìn)出口溫度分別為120C和100C?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求奶油的出口

31、溫度降至80C,設(shè)奶油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，假設(shè)原換熱器的管長為1m,試求將此換熱器的管長增至多少米才能滿足要求？設(shè)換熱器的熱損失可忽略。25 一傳熱面積為15m2的列管換熱器，殼程用110C飽和水蒸氣將管程某溶液由20C加熱至80C,溶液的處理量為 2.5 104kg/h，比熱容為4kJ/ kg C，試求此操作條件下的總傳熱系 數(shù)。又該換熱器使用一年后，由于污垢熱阻增加，溶液出口溫度降至72 C,假設(shè)要出口溫度仍為80C，加熱蒸氣溫度至少要多高？26用20.26kPa表壓的飽和水蒸氣將 20C的水預(yù)熱至80C，水在列管換熱器管程以 0.6m/s 的流速流過，管子的尺寸為 0 25

32、mmmm。水蒸氣冷凝的對流傳熱系數(shù)為 104W/(m 2 C )，水 側(cè)污垢熱阻為6X10-4(m2 C )/W，蒸氣側(cè)污垢熱阻和管壁熱阻可忽略不計(jì)，試求： 1此換熱器的總傳熱系數(shù)；2設(shè)備操作一年后，由于水垢積累，換熱能力下降，出口溫度只能升至70C，試求此時(shí)的總傳熱系數(shù)及水側(cè)的污垢熱阻。27今欲于以下?lián)Q熱器中，將某種溶液從20 C加熱到50 C。加熱劑進(jìn)口溫度為 100 C,出口溫度為60 C。試求各種情況下的平均溫度差。1單殼程,雙管程 2雙殼程,四管程28有一單殼程雙管程列管換熱器，管外用120C飽和蒸氣加熱，干空氣以 12m/s的流速在管內(nèi)流過，管徑為 0 38mrhC 2.5mm ,

33、總管數(shù)為200根，總傳熱系數(shù)為 150 W/m2 C， 空氣進(jìn)口溫度為 26 C，要求空氣出口溫度為 86 C，試求： 1 該換熱器的管長應(yīng)多少？2假設(shè)氣體處理量、進(jìn)口溫度、管長均保持不變，而將管徑增大為梅4X2mm，總管數(shù)減少 20%,此時(shí)的出口溫度為多少？不計(jì)出口溫度變化對物性的影響,忽略熱損失。第七章 制冷與食品冷凍一、名詞解釋1 制冷2 單位制冷量3 制冷劑4 制冷劑循環(huán)量5 制冷系數(shù)6 干耗二、填空1 ()是可以凍結(jié)成冰晶的水分， 而 ()與固形物結(jié)合在一起， 冷凍時(shí)很難凍結(jié)成冰晶。2 食品冷凍分為 ()和 ()兩種形式。其中 ( )可使食品長期貯藏。3 水凍結(jié)成冰的一般過程是 ()

34、，而后由于體系到達(dá)了熱力學(xué)的() 條件，水將在凍結(jié)溫度下形成冰晶體。4 根據(jù)對冷凍介質(zhì)與食品接觸的根本方式，冷凍過程包含 ( ) 和 ()兩個過程。5 食品經(jīng)凍結(jié)后再解凍，其組織中的冰晶體將融化成水，它不易 () ，這局部水將 ()。食品組織中水分重新分配的量越多，那么 () 。三、簡答1 常用的制冷方式有哪些？各有什么特點(diǎn)？2 簡述逆卡諾循環(huán)。3 簡述凍結(jié)過程中食品溫度的分布特點(diǎn)。4 簡述水與食品的凍結(jié)過程。5 分析凍結(jié)對食品品質(zhì)的影響。6 分析比擬食品凍結(jié)的方法。7 舉例說明常見食品的凍結(jié)設(shè)備四、計(jì)算1 一食品的含水率為78%，凍結(jié)后固體成分和冰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22、 0.65，其密度分別

35、為 1010、 920，試估算該食品凍結(jié)后熱導(dǎo)率、比熱容和熱擴(kuò)散率的值。2某食品含水 82%，初始凍結(jié)點(diǎn)為1.2 C,凍結(jié)完成時(shí)溫度為10 C,試估算該食品 中未凍結(jié)水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3某球狀食品的直徑為0.05 m，密度為1030 kg/m3，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.68?，F(xiàn)需在隧道式送風(fēng)凍結(jié)器中經(jīng)一23 CC,食品的融化熱為 220 kJ/kg，凍結(jié)后食品的熱導(dǎo)率為1.08 W/(m K),凍結(jié)時(shí)對流傳熱系數(shù)為65 W/(m 2 K)。試分別計(jì)算將該食品凍結(jié)至平均溫度達(dá)-12C時(shí)和中心溫度達(dá)一6C時(shí)的冷凍時(shí)間。4含水75%，長、寬、厚分別為 1mm、0.3m的牛肉塊狀食品在冷凍器中被 30C的冷

36、空 氣凍結(jié)。外表對流傳熱系數(shù)為 40 W/(m 2 K C,牛肉凍結(jié)后的熱導(dǎo)率為 1.5 W/(m K)，密度980 kg/m3,計(jì)算將牛肉凍結(jié)到一10C時(shí)所需時(shí)間。5 5cm厚的牛肉胴體在30C的冷凍間里被凍結(jié)。產(chǎn)品含水 73%，密度970,凍牛肉熱導(dǎo) 率為1.1 W/(m K)，初始凍結(jié)點(diǎn)為1.75C，凍結(jié)前后的焓差為 250 kJ/kg，外表傳熱系數(shù)為 50 W/(m 2 K) ,試用 Plank 方程式估計(jì)其凍結(jié)時(shí)間。6某冷凍食品加工廠需在16h內(nèi)凍結(jié)10t豬肉半胴體。豬肉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù) w = 0.72，初始凍結(jié)點(diǎn)溫度Tf = 19C，現(xiàn)要求在28C的冷風(fēng)凍結(jié)裝置中凍結(jié)，試計(jì)算豬肉胴體

37、從初始溫(kW)。度為5C開始，降溫至其中心溫度為一10C時(shí)所需的制冷量第八章 蒸發(fā)一、名詞解釋1 蒸發(fā)2 多效蒸發(fā)3 蒸發(fā)操作的有效溫差二、填空1 一定壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)較純水 ()，兩者沸點(diǎn)之差，稱為溶液的( ) 。2 濃縮是 () 和()均勻混合液的局部別離過程。3 要維持連續(xù)的蒸發(fā)過程，一方面要不斷地 () ；另一方面還要不斷地 () 。4 蒸發(fā)過程中溫差損失主要由 ()、 ()和 ()引起。5 多效蒸發(fā)要求后效 和 小于前效的。6 欲提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，必須設(shè)法提高其 和 。7 影響液柱沸點(diǎn)升高的因素主要有 和 。8 由于 和 ，所以實(shí)際每蒸發(fā) 1kg 水要消耗 1kg 以上的蒸氣

38、。9 常用的多效蒸發(fā)流程有 加料、 加料、 加料和 加料。10 在并流加料的多效蒸發(fā)中，蒸發(fā)室壓強(qiáng)逐效 ，沸點(diǎn)逐效 ，前效進(jìn)入后效 時(shí) ，濃度 ，傳熱系數(shù) 。三、簡答1 試推導(dǎo)單效蒸發(fā)加熱蒸氣耗量的表達(dá)試。2 多效蒸發(fā)的溫差分配的實(shí)質(zhì)是什么？通常應(yīng)考慮哪些原那么？3 設(shè)計(jì)并繪出牛奶濃縮系統(tǒng)的流程和主要設(shè)備，并說明其特點(diǎn)和工作原理。四、計(jì)算1 在一薄膜蒸發(fā)器中，將含有 12%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同 )蕃茄汁的濃縮到 25% ，蕃茄汁最高允許 溫度為57C，這也就是濃縮液的溫度。料液在 38C蒸氣?？倐鳠嵯禂?shù)為 3407W/(cm2c2 , 估計(jì)原料液比熱容為 3.98kJ/(kg G)，忽略沸點(diǎn)升高

39、。計(jì)算蕃茄汁進(jìn)入蒸發(fā)器的進(jìn)料速度。2 在單效真空蒸發(fā)器中， 將流率為 10000kg/h 的某水溶液從 10%濃縮到 50%。原料液溫度為31C,估計(jì)沸點(diǎn)升高為7C,蒸發(fā)室的絕對壓強(qiáng)為 20kPa,加熱蒸氣的絕對壓強(qiáng)為200kPa(絕壓)，冷凝水出口溫度為79C?？倐鳠嵯禂?shù)為1000W/(m2：C )，熱損失可忽略。試估算加熱蒸氣耗量和蒸發(fā)器的傳熱面積。3 在單效蒸發(fā)器內(nèi)將某種無機(jī)鹽水溶液從 4%濃縮為 16% 。原料液處理量為 2500kg/h 、溫度為20C。加熱蒸氣的絕對壓強(qiáng)為200kpa, T=120 C,汽化熱r=2205kJ/kg，二次蒸氣C,汽化熱r=2370kJ/kg，基于傳熱

40、外外表積的總傳熱系數(shù)為1200w/(m 2 C )，由于溶液蒸氣壓下降及液層靜壓效應(yīng)而引起的溫度差損失之和(+ )=7 C，冷凝液在飽和溫度下排出，水的比熱容CpW=4.18kJ/(kg C )。忽略熱損失和稀釋熱效應(yīng)，求：加熱蒸氣消耗量 D ;蒸發(fā)器傳熱面積 S。2,相應(yīng)的溶液沸點(diǎn)為 80C,加熱蒸氣2,原料液的比熱容為 3.77kJ/(kg C )，蒸發(fā)器的熱損 失為12000W。假設(shè)溶液的稀釋熱可以忽略，試求：(1)蒸發(fā)量；原料液溫度為30 C時(shí)的加熱蒸氣C, r=2313.9kJ/kg , T=120 C, r=2205.2kJ/kg。C,濃縮液出口濃度為 1.5%(質(zhì)量),蒸發(fā)室壓力

41、為101.3kPa,加熱蒸氣蒸氣?？倐鳠嵯禂?shù)為 1704W/(m 2 C )。計(jì)算二次蒸氣流量、濃縮液量以及所需的傳熱面積。假設(shè)溶液的沸點(diǎn)和水 相同。忽略熱損失。6在單效蒸發(fā)器中，將15%的某水溶液連續(xù)濃縮至25%。原料液流量為20000kg/h，溫度為75CC，加熱蒸氣的絕對壓力為200kPa。假設(shè)蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為1000W/(m2C )，熱損失為蒸發(fā)器傳熱量的5%,試求蒸發(fā)器的傳熱面積和蒸氣耗量。設(shè)溶液的平均比熱容I。7在單效蒸發(fā)器中，將 1300kg/h的某水溶液從10%濃縮到35%，原料液溫度為50C，比熱 容為3.15kJ/(kg G )。蒸發(fā)室的平均操作壓強(qiáng)為 15kPa,加熱

42、蒸氣壓強(qiáng)為120kPa(絕壓)，流率 為1000kg/h。試估算該蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)。蒸發(fā)器的總傳熱面積為10m2,熱損失可忽略。C下進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)。第一效加熱蒸氣的絕對壓強(qiáng)為500kPa,冷凝器中的絕對壓強(qiáng)為20kPa。22各效的總傳熱系數(shù)分別為 1200W/(m K)、700W/(m K)。原料液的比熱容為 3.64kJ/(kg C )。 估計(jì)加熱管內(nèi)液面高度為 1.5m。各效溶液的密度分別為 1100kg/m3、1280kg/m3。各效冷凝 液在蒸氣飽和溫度下排出。試計(jì)算蒸發(fā)量、各效蒸發(fā)量、加熱蒸氣消耗量及換熱面積。第九章 傳質(zhì)原理與吸收一、名詞解釋1 吸收2 對流傳質(zhì)3 擴(kuò)散系數(shù)4 液膜

43、控制5 分子擴(kuò)散6 渦流擴(kuò)散二、填空1 假設(shè)溶質(zhì)在氣相中的分壓大于其 ( )，就會發(fā)生 ( ) 過程。2 某氣體用水吸收時(shí)，在一定濃度范圍內(nèi)，其氣- 液平衡線和操作線均為直線，其平衡線的斜率可用 常數(shù)表示，而操作線的斜率可用 表示。3 對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)， 當(dāng)總壓增加時(shí)， 亨利系數(shù) ，相平衡常數(shù) m ，溶解度系數(shù) H 。增加、減少、不變 。4 由于吸收過程氣相中的溶質(zhì)分壓總 液相中溶質(zhì)的平衡分壓，所以吸收操作線總是 在平衡線的 。增加吸收劑用量，操作線的斜率 ，那么操作線向平衡線的方向偏移，吸收過程推動力 y-ye。5 在氣體流量， 氣相進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時(shí)，假設(shè)減少吸收劑用量， 那么傳質(zhì)推動力將 ，操作線將 平衡線。6用Ap為推動力的氣膜傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為丨,以總傳質(zhì)系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為。7 某爐氣含 SO28.1 體積分?jǐn)?shù)