食品工程原理試題思考題與習(xí)題及答案

思考題與習(xí)題緒論一、填空1同一臺(tái)設(shè)備的設(shè)計(jì)可能有多種方案，通常要用（）來(lái)確定最終的方案。2單元操作中常用的五個(gè)基本概念包括（、）（、）（）（、）和（。）3奶粉的生產(chǎn)主要包括（、）（、）（）（、、）（）等單元操作。二、簡(jiǎn)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(gè)基本概念？4舉例說(shuō)明三傳理論在實(shí)際工作中的應(yīng)用。5簡(jiǎn)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。已知20％蔗糖溶液的密度為1070kg/m3。2在含鹽黃油生產(chǎn)過(guò)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。若鮮橘汁進(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，30℃的空氣預(yù)熱至66℃，所用加熱蒸氣溫度143.4℃，離開(kāi)預(yù)熱器的溫度為138.8℃。求蒸氣消耗量。5在碳酸飲料的生產(chǎn)過(guò)程中，1已知在0℃和1atm下，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1質(zhì)量分?jǐn)?shù)；2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(zhǎng)一倍的生長(zhǎng)速度穩(wěn)定增長(zhǎng)。從發(fā)酵罐中流出的發(fā)酵液進(jìn)入連續(xù)離心分離器中，生產(chǎn)出來(lái)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)中分離出來(lái)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(dòng)一、名詞解釋1流體的黏性2牛頓流體3流體的穩(wěn)定流動(dòng)4層流邊界層二、填空1通常把流體稱(chēng)為理想流體。2牛頓黏性定律表明，兩流體層之間單位面積的與垂直于流動(dòng)方向的成正比。3流體在管道中的流動(dòng)狀態(tài)可分為和兩種類(lèi)型。4在過(guò)渡區(qū)內(nèi)，流體流動(dòng)類(lèi)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(dòng)狀態(tài)可用數(shù)來(lái)判斷。當(dāng)其gt時(shí)為；lt時(shí)為。6流體在管道中的流動(dòng)阻力可分為和兩類(lèi)。7當(dāng)流體在圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，管中心流速最大，滯流時(shí)的平均速度與管中心的最大流速的關(guān)系為。8根據(jù)雷諾數(shù)的不同，摩擦系數(shù)-雷諾數(shù)圖可以分為、、和四個(gè)區(qū)域。9管路系統(tǒng)主要由，和等組成。10局部阻力有和兩種計(jì)算方法。三、選擇1液體的黏性隨溫度升高而a，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2砂糖溶液的黏度隨溫度升高而a。A.增大；B.減??；C.不變3層流時(shí)流體在圓管內(nèi)的速度分布規(guī)律為a形式。A.二次曲線；B.直線；C.指數(shù)四、簡(jiǎn)答1推導(dǎo)理想流體的柏努利方程。2舉例說(shuō)明理想流體柏努利方程中三種能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。3簡(jiǎn)述流體流動(dòng)狀態(tài)的判斷方法及影響因素。4如何用實(shí)驗(yàn)方法判斷流體的流型？5說(shuō)明管壁的粗糙度對(duì)流體流動(dòng)阻力的影響。五、計(jì)算1某真空濃縮器上真空表的讀數(shù)為15.5×103Pa，設(shè)備安裝地的大氣壓強(qiáng)為90.8×103Pa，試求真空濃縮器內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)。2一敞口儲(chǔ)槽內(nèi)貯存有椰子油，其密度為910kg/m3，已知：Z10.6m，Z21.8m；槽側(cè)壁安裝的測(cè)壓管上段液體是水，測(cè)壓管開(kāi)口通大氣。求槽內(nèi)油面的位置高度h。hz2z1習(xí)題2附圖3某設(shè)備進(jìn)、出口的表壓強(qiáng)分別為－13kPa和160kPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3kPa，求該設(shè)備進(jìn)、出口的壓強(qiáng)差。4用一串聯(lián)U形管壓差計(jì)測(cè)量水蒸氣鍋爐水面上的蒸氣壓pvU形管壓差計(jì)指示液均為水銀，連接兩U形管壓差計(jì)的倒U形管內(nèi)充滿水，已知從右至左四個(gè)水銀面與基準(zhǔn)水平面的垂直距離分別為h12.2m、h21m、h32.3m、h41.3m。鍋爐水面與基準(zhǔn)水平面的垂直距離為h53m。求水蒸氣鍋爐水面上方的蒸氣壓pv。水pv汞h5h3h1h4h25試管內(nèi)盛有10cm高的水銀，再于其上加入4附圖習(xí)題6cm高的水。水銀密度為13560kg/m3，溫度為20℃，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01kPa。求試管底部的壓強(qiáng)。6在壓縮空氣輸送管道的水平段裝設(shè)一水封設(shè)備如圖，其垂直細(xì)支管（水封管）用以排除輸送管道內(nèi)的少量積水。已知壓縮空氣壓強(qiáng)為50kPa（表壓）。試確定水封管至少應(yīng)插入水面下的最小深度h。pa壓縮空氣h8.6m水p′paph0.6m習(xí)題6附圖習(xí)題7附圖7貯油槽中盛有密度為960㎏/m3的食用油，油面高于槽底9.6m，油面上方通大氣，槽側(cè)壁下部開(kāi)有一個(gè)直徑為500mm的圓孔蓋，其中心離槽底600mm。求作用于孔蓋上的力。8如本題圖所示用套管式熱交換器加熱通過(guò)內(nèi)管的果汁，已知內(nèi)管為Φ33.5mm×3.25mm，外管為Φ6mm×3.5mm的焊接鋼管。果汁密度為1060㎏/m3，流量為6000㎏/h；加熱媒質(zhì)為115℃的飽和水蒸氣在外環(huán)隙間流動(dòng)，其密度為0.9635㎏/m3，流量為120㎏/h。求果汁和飽和水蒸氣的平均流速。果汁飽和水蒸汽習(xí)題8附圖9水流經(jīng)一文丘里管如本題圖示，截面1處的管內(nèi)徑為0.1m，流速為0.5m/s，其壓強(qiáng)所產(chǎn)生的水柱高為1m；截面2處的管內(nèi)徑為0.05m。忽略水由1截面到2截面流動(dòng)過(guò)程的能量損失，求1、2兩截面產(chǎn)生的水柱高差h為多少米？h1m水12習(xí)題9附圖10某植物油流過(guò)一水平漸縮管段，管大頭內(nèi)徑為20mm，小頭內(nèi)徑為12mm，現(xiàn)測(cè)得這兩截面間的壓強(qiáng)差為1000Pa，該植物油的密度為950kg/m3，不計(jì)流動(dòng)損失。求每小時(shí)油的質(zhì)量流量。11從高位槽向塔內(nèi)加料。高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。要求料液在管內(nèi)以1.5m/s的速度流動(dòng)。設(shè)料液在管內(nèi)壓頭損失為2.2m不包括出口壓頭損失。高位槽的液面應(yīng)該比塔入口處高出多少米？hu1u212習(xí)題10附圖習(xí)題11附圖1220℃下水在50mm內(nèi)徑的直管中以3.6m/s的流速流動(dòng)，試判斷其流動(dòng)類(lèi)型。1337℃下血液的運(yùn)動(dòng)黏度是水的5倍?，F(xiàn)欲用水在內(nèi)徑為1cm的管道中模擬血液在內(nèi)徑為5mm的血管中以15cm/s流動(dòng)過(guò)程的血流動(dòng)力學(xué)情況，實(shí)驗(yàn)水流速度應(yīng)取為多少？14果汁在內(nèi)徑為d1的管路中作穩(wěn)定流動(dòng)，平均流速為u1，若將管徑增加一倍，體積流量和其他條件均不變，求平均流速為原來(lái)的多少倍？15如本題圖示，將離心泵安裝在高于井內(nèi)水面5米的地面上，輸水量為50m3/h吸水管采用Φ114×4㎜的電焊鋼管，包括管路入口阻力在內(nèi)的吸水管路上總能量損失為∑hf5J/kg當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為1.0133×105Pa。求該泵吸入口處的真空度。5m2120m2130習(xí)題15附圖習(xí)題16附習(xí)題17附圖16用泵輸送某植物油，管道水平安裝，其內(nèi)徑等于10mm，流量為0.576m3/h，油的粘度為50黏度0-3Pas，密度為950kg/m3。試求從管道一端至相距30米的另一端之間的壓力降。17用離心泵將某水溶液由槽A輸送至高位槽B兩槽液面維持恒定并敞開(kāi)通大氣，其間垂直距離為20m。已知溶液密度為1200kg/m3，溶液輸送量為每小時(shí)30m3管路系統(tǒng)各種流動(dòng)阻力之和∑hf36J/kg該泵的效率為0.65。求泵的軸功率。18某飲料廠果汁在管中以層流流動(dòng)，如果流量保持不變，問(wèn)：（1）管長(zhǎng)增加一倍；（2）管徑增加一倍；（3）果汁溫度升高使黏度變?yōu)樵ざ?/2（設(shè)密度變化極?。Ｔ囃ㄟ^(guò)計(jì)算說(shuō)明三種情況下摩擦阻力的變化情況。19植物油在圓形直管內(nèi)作滯流流動(dòng)，若流量、管長(zhǎng)、液體物性參數(shù)和流動(dòng)類(lèi)型均不變，只將管徑減至原來(lái)的2/5，由流動(dòng)阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來(lái)的多少倍？20用泵將密度為930kg/m3、黏度為4黏度mPas的某植物油送至貯槽，管路未裝流量計(jì)，但已知A、兩處壓力表的讀數(shù)分別為pA1.2MPa，B1.12MPa，Bp兩點(diǎn)間的直管長(zhǎng)度為25m，用管直徑為Φ89×3.5mm的無(wú)縫鋼管，其間還有3個(gè)90°的彎頭。試估算該管路油的流量。21用一臺(tái)軸功率為7.5kw的庫(kù)存離心泵將溶液從貯槽送至表壓為0.2×105Pa的密閉高位槽（見(jiàn)右圖），溶液密度為1150kg/m3、黏度為1.2×10-3Pas。管子直徑為Φ108×4mm、直管長(zhǎng)度為70m、各種管件的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為100m不包括進(jìn)口和出口的阻力，直管阻力系數(shù)為30.026。輸送量為50m/h兩槽液面恒定，其間垂直距離為20m。泵的效率為65。。試從功率角度考慮核算該泵能否完成任務(wù)。22B1.6m6m20mA11習(xí)題20附圖習(xí)題21附圖習(xí)題23附圖22一臺(tái)效率為0.65的離心泵將果汁由開(kāi)口貯槽輸送至蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮。已知果汁密度為1030kg/m3，黏度為1.2×10-3Pas，蒸發(fā)器液面上蒸發(fā)空間的真?氈磯潦?50kPa果汁輸送量為16m3/h。進(jìn)蒸發(fā)器的水平管中心線高于開(kāi)口貯槽液面20m，管直徑為Φ57mm×3mm的冷軋不銹鋼管，不包括管路進(jìn)、出口能量損失的直管及各管件當(dāng)量長(zhǎng)度之和為50m管壁絕對(duì)粗糙度為0.02mm，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為1×105Pa。求泵的軸功率PZ。23高位水槽底部接有一長(zhǎng)度為30m（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）、內(nèi)徑為20mm的鋼管，該管末端分接兩個(gè)處于同一水平面的支管，支管直徑與總管相同，各支管均裝有一相同的球閥（ζ6.4），因支管很短，除球閥的局部阻力外，其他阻力可以忽略。高位槽水位恒定，水面與支管出口的垂直距離為6m。試求開(kāi)一個(gè)閥門(mén)和同時(shí)開(kāi)兩個(gè)閥門(mén)管路系統(tǒng)的流量。第二章流體輸送機(jī)械一、名詞解釋1離心泵的氣蝕現(xiàn)象2泵的工作點(diǎn)3離心泵的安裝高度4離心泵的切割定律和比例定律二、填空1產(chǎn)品樣本上離心泵的性能曲線是在一定的下，輸送時(shí)的性能曲線。2離心泵的實(shí)際工作壓頭和流量不僅與的特性曲線有關(guān)，還與的特性曲線有關(guān)。3離心泵壓頭的大小取決于、和。4離心泵的工作點(diǎn)由曲線和曲線共同決定。5為防止發(fā)生現(xiàn)象，泵的安裝高度不能太高，可采取，等措施提高泵的安裝高度。6管路系統(tǒng)主要由，和等組成。7泵的內(nèi)部損失主要由，和引起。三、選擇1離心泵銘牌上標(biāo)明的揚(yáng)程是指。A.功率最大時(shí)的揚(yáng)程B.最大流量時(shí)的揚(yáng)程C.泵的最大揚(yáng)程D.效率最高時(shí)的揚(yáng)程2一臺(tái)試驗(yàn)用離心泵，開(kāi)動(dòng)不久，泵入口處的真空度逐漸降低為零，泵出口處的壓力表也逐漸降低為零，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3兩臺(tái)相同的泵串聯(lián)工作時(shí)，其壓頭一臺(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)的兩倍。A.gtB.ltC.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(wú)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，壓縮比越大，則容積系數(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(jiǎn)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(shuō)明用其出口閥門(mén)調(diào)節(jié)管路流量的原理。3簡(jiǎn)述實(shí)際流體柏努利方程的物理意義。4簡(jiǎn)述離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。5簡(jiǎn)述用旁路閥調(diào)節(jié)往復(fù)泵流量的原理。五、計(jì)算1已知離心泵吸入管內(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）。已知水的密度3為103m/kg。2用泵將密度為1.15g/cm3的鹽水，以0.0056m3/min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。假如管路系統(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。3用泵將82.2℃的熱水以0.379m3/min的流量從一出口貯槽中吸上來(lái)，泵的入口管為內(nèi)徑50.8mm，6.1m的40號(hào)鋼管，長(zhǎng)有三個(gè)彎頭。水從泵中流出來(lái)后經(jīng)過(guò)一長(zhǎng)61m，內(nèi)徑50.8mm的帶兩個(gè)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。4用泵降體積流量為0.5m3/h的水以0.1m/s的速度從10m下的加熱罐中抽至水龍頭處。假如罐的壓力保持在600kPa的表壓下，試求泵的能量。忽略管道阻力。第三章非均相物系的分離一、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(guò)濾速率二、填空1濾餅過(guò)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(guò)濾有和兩種基本方式。7板框過(guò)濾機(jī)的工作過(guò)程主要有，和等。8濾餅過(guò)濾開(kāi)始后會(huì)迅速發(fā)生現(xiàn)象。在濾餅過(guò)濾中，真正起過(guò)濾作用的是。9濾餅阻力的大小主要取決于過(guò)濾介質(zhì)及其。10非均相物系的分離遵循（）的基本規(guī)律。三、選擇1在相同條件下板框過(guò)濾機(jī)的洗滌速率為終了過(guò)濾速率的。A.1/2；B.1/3；C.1/42對(duì)于可壓縮性濾餅其壓縮系數(shù)為。A.s0；B.slt1；C.sgt13過(guò)濾的推動(dòng)力為。A.濃度差；B.溫度差；C.壓力差4一臺(tái)試驗(yàn)用離心泵，開(kāi)動(dòng)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?嗨籅.吸入管路堵塞；C.壓出管路堵塞；D.吸入管路漏氣四、簡(jiǎn)答1簡(jiǎn)述旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理。2簡(jiǎn)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(gè)含塵氣體的分離系統(tǒng)，并簡(jiǎn)述各個(gè)設(shè)備的作用。4簡(jiǎn)述降塵室的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理。5根據(jù)過(guò)濾基本方程，簡(jiǎn)述影響過(guò)濾的因素。6簡(jiǎn)述板框壓濾機(jī)的工作過(guò)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(guò)濾速率的1/4。8簡(jiǎn)述先恒速后恒壓過(guò)濾的特點(diǎn)。9簡(jiǎn)述用試驗(yàn)法求過(guò)濾常數(shù)的方法。五、計(jì)算1試計(jì)算直徑d90μm密度ρs為3000kg/m3的固體顆粒分別在20℃的空氣和水中的自由沉降速度。已知20℃時(shí)空氣的密度為1.205kg/m3，黏度為1.81×10-5Pas，水的黏度為1.5×10-3Pas。2某懸浮液中固相密度為2930kg/m3，其濕餅密