《食品工程原理》課程教學(xué)大綱

食品工程原理課程教學(xué)大綱（Principlesoffoodengineering）學(xué)時數(shù)：32學(xué)分?jǐn)?shù)：2適用專業(yè)：食品科學(xué)與工程一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的必修學(xué)科基礎(chǔ)課,是以動力學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)和傳質(zhì)學(xué)為理論基礎(chǔ)的工程應(yīng)用課程。任務(wù)是介紹食品加工過程中流體流動、傳熱和傳質(zhì)基本原理，主要單元操作的典型設(shè)備構(gòu)造、操作原理、過程計算、設(shè)備選型及實驗研究方法等，以培養(yǎng)學(xué)生運用基本理論知識，分析和解決生產(chǎn)中各種實際工程問題的能力。二、課程教學(xué)的基本要求（一）使學(xué)生了解食品加工單元操作的發(fā)展動態(tài)與趨勢，掌握食品加工單元操作的研究內(nèi)容、研究方法，掌握單元操作的工程概念、基本原理及有關(guān)計算分析方法，了解各單元操作的連接和組合。（二）掌握單元操作中有關(guān)流體特性參數(shù)測量、傳熱系數(shù)及干燥特性的測量方法等。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點和難點第一章緒論目的和意義（一）目的和意義（二）基本要求三大傳遞過程與單元操作（一）三大傳遞過程（二）單元操作物料和能量衡算（一）物料衡算（二）能量衡算1、能量衡算的依據(jù)2、熱負(fù)荷的四種計算方法（三）平衡關(guān)系、過程速率和經(jīng)濟(jì)核算1、平衡關(guān)系2、過程速率3、經(jīng)濟(jì)核算國際單位制及換算重點：三傳原理的關(guān)系、四個基本概念、國際單位制及換算。難點：物料衡算和能量衡算。第二章流體流動流體流動靜力學(xué)原理（一）流體密度和比容（二）流體的壓力（三）流體靜力學(xué)基本方程式（四）靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用（五）靜力學(xué)方程應(yīng)用舉例管內(nèi)流體流動的基本規(guī)律（一）流量和流速（二）穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動（三）流體質(zhì)量衡算——連續(xù)性方程（四）流體能量衡算——柏努利方程1、柏努利方程式2、柏努利方程式的物理意義3、實際流體機(jī)械衡算式流體流動現(xiàn)象（一）牛頓粘性定律（二）雷諾準(zhǔn)數(shù)1、雷諾準(zhǔn)數(shù)2、層流特征3、湍流特征流體流動阻力（一）管路系統(tǒng)的組成及阻力產(chǎn)生的部位1、管路系統(tǒng)的組成2、阻力產(chǎn)生的部位（二）流體在直管中的阻力損失1、層流時的直管阻力損失2、湍流時的直管阻力損失（三）局部阻力損失1、當(dāng)量長度法2、阻力系數(shù)法管路計算（一）簡單管路1、簡單管路計算2、適宜管徑選擇（二）復(fù)雜管路1、并聯(lián)管路2、分支管路流量測定（一）孔板流量計（二）轉(zhuǎn)子流量計重點：靜力學(xué)基本方程式、伯努利方程式、流體阻力及管路的計算。難點：伯努利方程式、流體阻力的計算。第三章流體輸送機(jī)械離心泵（一）離心泵的工作原理（二）離心泵的主要部件（三）離心泵的主要性能1、性能參數(shù)2、特性曲線3、特性曲線的影響因素（四）離心泵安裝高度與工作點1、安裝高度2、離心泵的工作點（五）離心泵選擇其它類型的泵（一）往復(fù)泵（二）旋轉(zhuǎn)泵氣體輸送機(jī)械（一）通風(fēng)機(jī)（二）真空泵重點：離心泵的工作原理、安裝高度及流量調(diào)節(jié)方法，真空泵的類型與工作原理。難點：離心泵與風(fēng)機(jī)的選型。第四章非均相物系重力沉降（一）重力沉降速度（二）重力沉降計算舉例過濾（一）過濾操作基本概念（二）過濾基本方程式（三）恒壓過濾與恒速過濾1、恒壓過濾基本方程為2、恒壓過濾常數(shù)的測定（四）過濾設(shè)備離心分離（一）離心沉降速度（二）分離因數(shù)（三）離心分離設(shè)備重點：斯托克斯定律、過濾和離心分離理論及計算。難點：沉降速度計算和過濾基本方程。第五章傳熱傳熱的基本概念（一）傳熱的基本方式（二）傳熱速率（三）熱交換（四）三種類型換熱器熱傳導(dǎo)（一）傅立葉定律1、溫度場和溫度梯度2、傅立葉定律（二）平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)1、單層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱2、多層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱（三）圓筒壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)1、單層圓筒壁穩(wěn)定導(dǎo)熱2、多層圓筒壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱對流傳熱（一）牛頓冷卻定律1、對流傳熱的機(jī)理2、傳熱系數(shù)α3、影響對流傳熱系數(shù)的主要因素4、對流傳熱系數(shù)的因次分析（二）流體無相變時對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式1、圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流時的對流傳熱系數(shù)2、圓形直管內(nèi)過渡流時的對流傳熱系數(shù)傳熱計算（一）熱量衡算（二）總傳熱速率方程（三）總傳熱系數(shù)（四）污垢熱阻（五）傳熱的平均溫度差1、恒溫傳熱2、變溫傳熱輻射傳熱（一）輻射基本概念和定律（二）對流與輻射聯(lián)合傳熱換熱器（一）換熱器的分類（二）間壁式換熱器的分類重點：平壁、圓筒壁的熱傳導(dǎo)計算，對流傳熱方程式、對流傳熱系數(shù)的計算式。難點：傳熱平均溫度差的計算。第六章蒸發(fā)蒸發(fā)的基本概念（一）蒸發(fā)的用途和分類1、蒸發(fā)的方式2、蒸發(fā)分類單效蒸發(fā)（一）單效蒸發(fā)衡算方程（二）蒸發(fā)器傳熱面積（三）沸點升高概述多效蒸發(fā)（一）多效蒸發(fā)概述（二）多效蒸發(fā)流程蒸發(fā)設(shè)備重點：蒸發(fā)衡算，單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)。難點：多效蒸發(fā)的計算。第七章干燥干燥的分類和用途（一）去濕方法（二）干燥的目的（三）干燥過程的分類（四）干燥過程進(jìn)行的條件濕空氣熱力學(xué)（一）濕空氣概述（二）濕空氣性質(zhì)1、濕度2、濕空氣的比容3、濕空氣的焓4、濕空氣的溫度（三）濕空氣的濕度圖干燥器的物料和熱量衡算（一）濕物料中的水分1、物料含水量的表示方法2、物料中所含水分的性質(zhì)（二）干燥靜力學(xué)1、干燥過程的物料衡算2、干燥過程的熱量衡算干燥速率和干燥時間（一）干燥機(jī)理（二）恒定干燥條件下的干燥速率1、干燥速率2、干燥曲線與干燥速率曲線（三）干燥時間的計算1、恒速干燥階段2、降速干燥階段3、物料總干燥時間干燥設(shè)備（一）對流干燥設(shè)備1、廂式干燥器2、噴霧干燥設(shè)備3、其它類型干燥設(shè)備重點：濕空氣的性質(zhì)，物料和熱量衡算。難點：干燥機(jī)理中速率和時間的計算。第八章蒸餾傳質(zhì)過程概述（一）傳質(zhì)過程的定義（二）傳質(zhì)單元操作舉例理想溶液的汽-液平衡（一）由制酒作坊引出相平衡（二）理想溶液及拉烏爾定律（三）溫度組成圖（四）汽-液平衡解析表達(dá)式簡單蒸餾及其計算（一）簡單蒸餾裝置及原理（二）簡單蒸餾計算公式及舉例精餾原理（一）多次簡單蒸餾（二）有回流的多次簡單蒸餾重點：蒸餾的基本原理，簡單蒸餾及其計算；精餾原理。難點：蒸餾計算四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求本課程各單元操作的基本原理、工作原理、公式和計算具有很強(qiáng)的理論性，講授內(nèi)容需注重理論聯(lián)系實際，除課堂授課外，還有作業(yè)題，通過實際訓(xùn)練,增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解，增強(qiáng)計算能力。學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配作業(yè)題量備注章節(jié)主要內(nèi)容講授實驗討論習(xí)題課外其它小計第一章緒論334-5第二章流體流動774-5第三章流體輸送機(jī)械444-5第四章非均相物系22第五章傳熱664-5第六章蒸發(fā)22第七章干燥664-5第八章蒸餾22合計323220-25六、課程與其它課程的聯(lián)系本課程與之聯(lián)系密切的課程有高等數(shù)學(xué)、食品加工機(jī)械與設(shè)備、食品工藝學(xué)等。七、教材與教學(xué)參考書（一）教材祁存謙、丁南、呂樹申.化工原理.北京:化學(xué)工業(yè)出版