食品工程原理试题思考题与习题及答案

7、将两种通常不互溶的液体进行密切混合的一种特殊的混合操作，它包含着混合和均质化。 8、也称匀浆，是使悬浮液(或乳化液)体系中的分散物质微粒化、均匀化的处理过程。

二、填空

1粗粉碎、中粉碎、微粉碎或细粉碎、超微粉碎或超细粉碎 2挤压力、冲击力、剪切力或摩擦力 3压碎、劈碎、折断、磨碎、冲击破碎 4锋对锋、锋对钝、钝对锋、钝对钝 5对流混合、剪切混合、扩散混合 6浆式、涡轮式、旋浆式、特种形式

7机壳固定型、机壳旋转型、间歇式、连续式 8（略）

9高压均质机、离心均质机、超声波均质机

三、选择 1、B 2、B 3、A

四、简答

1、既要适合产品的要求，又要尽量降低能量的消耗。一般根据被粉碎物料的硬度、大小、物料的性质及操作方法来选择合适的粉碎机械，有时还需考虑配置冷却系统以降低粉碎操作时的温升防发热升温现象的产生。

2、筛面的运动方式有静止筛面、往复运动筛面、垂直圆运动筛面、平面回转筛面和旋转筛面等。静止筛面通常是倾斜筛面，可通过改变筛面的倾角以改变物料的速度与滞留时间。由于物料在筛面上的筛程较短，所以筛分效果不理想。当筛面比较粗糙时，物料在运动中产生离析作用。往复运动筛面作直线往复运动，物料沿筛面作正、反两个方向的相对滑动。往复运动能促使物料产生离析作用，且筛程也较长，故可获得较好的筛分效果。垂直圆运动筛面在其垂直平面内作较高频率的圆或椭圆运动，其效果与高频率的往复运动筛面差不多。高频圆或椭圆运动筛面可破坏物料颗粒的离析作用使之出现强烈的翻动现象，适合于处理难筛颗粒含量多的物料。平面回转筛面及筛面上的物料在水平面内作圆轨迹运动，它能促进物料的离析作用。物料在这种筛面上的筛程最长，而且其所受的水平方向惯性力在360°范围内周期性地变化方向，因而不易堵塞筛孔，筛分效率和生产效率均较高。这种筛面常用于粉质或颗粒物料的分组与除杂，特别是在生产能力要求较高的情况下。旋转筛面的圆筒形或六角筒形的筛面绕水平轴或倾斜轴旋转，物料在筛筒内相对于筛面运动。这种筛面的利用率相对较小，在任何瞬间只有小部分筛面接触物料，因此生产率较低。但它适用于难筛颗粒含量高的物料筛分，在粮食加工厂常用来处理下脚料。

3、固体混和中的离析现象是粒子混合相反的过程，妨碍良好混合，也可使已混合好的混合物重新分层，降低混合物的均匀程度，在混合操作中应充分注意。与离析有关的因素一是固体粒子的物理性质，二是混合机的形式。 防止离析产生的方法有：

(1) 改进配料方法，减小物性相差。

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(2) 在干物料中加入适量液体，如用水润湿物料，适当降低其流功性，有利于混合。

(3) 改进加料方法、粒子层的重叠方式。在混合机内混合时，下层粒子向上移动，上层粒子向下移动，降低离析程度。

(4) 对易聚合成团的物料，在混合机内加破碎装置，或增加径向混合的措施。 (5) 降低混合机内的真空度或破碎程度，减少粉尘量。

4、影响乳胶稳定性、粒径等性能的因素主要有乳化方法、乳化剂的种类、容积、温度等。其中乳化剂的结构和种类的影响最大。

5、乳化单元操作中乳化剂的作用主要有以下三个方面：(1) 降低两相的界面张力，使两相接触面积有可能大幅度增加，促进乳化液微粒化的效用；(2) 利用离子性乳化剂在两相界面上配位，提高分散液滴的电荷，加强其相互排斥力，阻止液滴的并合；(3) 在分散相的外围形成亲水性(O/W)或亲油性(W/O)型的吸附层，防止液滴的并合。

6、胶体磨是由一固定的表面(固定件)和一旋转的表面(转动件)所组成，两表面间有可调节的微小间隙，物料就在此间隙中通过。胶体磨除上述主件外，还有加料斗、出料斗、调整部分、机壳、电动机、传动装置、机座等。当物料通过间隙时，由于转动件高速旋转，附于旋转面上的物料速度最大，而附于固定面上的物料速度为零。其间产生急剧的速度梯度，使物料受到强烈的剪力摩擦和湍流扰动，从而产生乳化作用。

五、计算

1、球形度为0.806；形状系数为1

2、面积平均直径101.16mm；体积平均直径107.92mm；沙得平均直径122.81mm 3、7.45kJ 4、（略）

第五章 流态化与气体输送 一、名词解释

1、固体或液体的颗粒在流体中处于悬浮状态时，流体的速度。 2、在流态化状态下相应的流体速度。

3、气固流化床操作速度与临界流化速度的比值。

4、具有清晰的床层上界面的流化床即为密相流化床。

5、也称分离高度。它是指夹带接近于常数的气体出口处距床层料面的高度。 6、利用流动的气体在管道中输送粉、粒状物料的一种单元操作。

二、填空 1散式、聚式

2临界流化速度、最大流化速度 3沟流现象、腾涌现象 4挡板、气泡长大、腾涌 5 吸运、压送、循环 6 粉状0.5-3；颗粒状3-5

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三、选择 1、C 2、A 3、D 4、D 5、C

四、简答

1、(1) 灵活高效：输送距离长短灵活，输送物料可以散装，物料粒度范围广，输送量范围较大，易于实现自动化管理，输送效率高，包装和装卸费用低，操作人员少。输送管道能灵活布置，从而使工厂设备的配置合理化。

(2) 设备简单，占地面积小，可充分利用空间，设备的投资和维修费用小。据统计，采用气力输送的面粉厂的建筑容积要比采用机械输送的同产量的面粉厂减少30%～50%。 (3) 输送物料不受气候和管道周围环境条件的限制。

(4) 能够避免物料受潮、污损或混入其他杂物，可以保证输送物料的质量。

(5) 在输送过程中可以实现多种工艺操作，如混合、粉碎、分级、干燥、冷却、除尘和其他化学反应。

(6) 可以进行由数点集中送往一处或由一处分散送往数点的操作。

2、(1) 吸运式气力输送。有以下特点：输送装置处于负压状态下工作，物料和灰尘不会飞逸外扬；适宜于物料从几处向一处集中输送；适用于堆积面广或存放在深处、低处的物料的输送(如仓库、货船等散装物料输送)； 喂料方便简单，不受空间位置限制；对卸料器、除尘器的严密性要求高，要求在气密条件下排料，致使设备结构较复杂； 输送量、输送距离受到限制，动力消耗较高。

(2)压送式气力输送。具有以下特点:适合于大流量、长距离输送。加料装置占有一定高度、结构复杂，需要在密闭条件下加料；卸料器结构简单；能够防止杂质进入系统；容易造成粉尘外扬，输送条件受到限制。

(3)混合式气输送具有两者的共同特点，适用于既要集料，又要配料的场合，一般多用于移动式气力输送装置。

(4)循环式气力输送。适用于输送细小、贵重或危害性大的粉状物料。其特点是：大部分空气返回接料器进行再循环，部分空气经净化后排入大气，故排入大气的含尘空气少，能减少物料损失、大气污染及净化设备；多一根回风管，同时因回风中带有一定的物料易使风管磨损；输送量较小。

3、物料单颗粒在水平管中的运动：当气流速度很小时，物料颗粒在管底不动；当气流速度大于某一最低值时，物料颗粒开始运动，主要是滚动，滑动较少。当气流速度进一步增大，物料颗粒即离开管底作间断悬浮状态运动，即一会儿跳到气流中，一会儿又由气流中沉到管底，接着沿底滚动一段距离，或者马上又悬浮到气流中，周而复始地进行。当气流速度再增加，物料颗粒就处于完全悬浮状态，又由于颗粒本身重力的作用，它不是直线前进，而是边浮边沉地向前运动。

平管道中颗粒的悬浮：在水平管道内，物料颗粒的重力方向与气流对颗粒的推力方向垂直，空气动力对颗粒的悬浮不起直接的作用。是除水平推力之外的几种对抗重力的作用，使物料颗粒悬浮。这些力为①紊流时气流的垂直方向分速对颗粒产生的气动力为悬浮力②在管底的颗粒，由于气流速度分布为上部流速大，下部流速小，因此上部静压小，下部静压力大，形

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成悬浮力。③颗粒旋转引起颗粒周围的环流与气体叠加而产生的马格努斯效应的升力。 ④由于颗粒处于角的方位，气流对颗粒的气动力在垂直方向有分力。⑤由于颗粒相互间或管壁碰撞而获得的反弹力在垂直方向的分力。 颗粒群在水平管道中的运动状态：输料管中物料群的运动状态是随气流速度和浓度的不同而有显著变化的，即气流速度越大，颗粒越接近均匀分布，气流速度越小，越容易出现集团流，直至产生堵塞。

4、①弯管半径：绕弯管外半径滑动的料层相当松散，料速比气速慢得多；物料通过弯管时，经过数次碰撞，其轨迹为折线，通常在大颗粒运动时可以观察到；②管壁的摩擦力：当物料以较低的速度与弯管外侧内壁碰撞而失去动能后，最终将导致颗粒与管壁保持接触，并沿管壁作减速滑动；③弯管的长度：弯管越长，物料所经路径越长，其总摩擦力就越大，物料在弯管中的最终速度就越小。

5、两相流的总压损，由H机、H接、H加、H摩、H弯、H复、H卸、H升所组成。H机是空气通过作业机的压损；H接是指空气通过接料器的压损；H加是空气使物料加速的压损；H摩是输料管的摩擦压损；H弯是空气和物料经过弯头的压损；H复是物料经过弯头后速度下降而使之重新恢复的压损；H卸是卸料器的压损；H升是使物料提升到一定高度的压损。

6、当气流速度大于物料的悬浮速度时，物料就可以被气流带走，进行气力输送。由于影响气力输送的因素很复杂，在实际操作中，输送气流速度常取输送物料悬浮速度的1.5~12倍。对于松散、密度较小的物料，倍数可以较小，反之，倍数较大。输送气流速度也可根据经验数据确定。

五、计算

1、空床流速为6.99m/s时，流化开始，此时压力降值2110Pa 2、临界流化速度0.122m/s 3、最大流化速度0.49m/s 4、（1）临界流化速度0.0943m/s；操作速度3.3m/s （2）压力降1442Pa

（3）传热膜系数12W/m2×K 5、3.495kW

第六章 传热学 一 名词解释

1.流体中质点发生相对位移而引起的热交换 2.由于密度差而进行的对流

3.依靠泵(风机)等外力作用进行的对流 4.以电磁波的形式进行的热量传递 5.吸收率为1的物体

二 填空

1.补偿圈、浮头、U形管

2.增加传热面积、增大传热温差、提高传热系数

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3.分子的运动、固体、层流流体 4.温度差、热传导、热对流、热辐射

5. Re=duρ/μ、流体流动形态和湍动程度

6. Nu=α?d/λ、被决定准数，包括有对流传热系数α的准数。反映对流传热的强弱程度 7.有无相变、流动类型、放置方向、物理参数、管道形状 8.大于、小于 9.5％

三 选择 1. C 2. A 3. B 4. B

5. C 、 D

四 简答

1、流体的种类和相变化的情况、流体的流动状态、流体的流动原因、流体的物理性质、传热面的形状、大小及位置

2、(1)用于乳品、果汁饮料、清凉饮料及啤酒等食品的高温短时和超高温瞬时杀菌 （2）用于流体食品物料的快速冷却

3、传热速率公式 可以知道，影响间壁式换热器传热速率的因素有：总传热系数 、传热面积s、平均温度差 . 4、（略）

5、套式换热器优点：构造简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减；适当的选择官内、外径，可使流体的流速较大；且双方的流体作严格的逆流，都有利于传热。

套式换热器缺点：管间接头较多，易发生泄漏；单位长度具有传热面积较小。 在需要传热面积不太大且要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。

五 计算

1. t=1650-3649x， t=-1072+

2. 0.94W/(m×℃)， 0.7 W/(m2×℃) -0.002 3.η=68.54%

4. q=19.38W/m2， 81℃ 5. 3， 70.3℃

6. b=0.071m， t=-204lnr-152.5 7. 33.51W

8. 9.（略）

10. 3.01×105 W/(m2×℃) 11.（略）

12.(1)1.13×10-2 W/(m2×℃) （2）0.57×10-2 W/(m2×℃) (3)1.18×10-2 W/(m2×℃)

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思考题与习题

绪论

一、填空

1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（ ）来确定最终的方案。 2 单元操作中常用的五个基本概念包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 3 奶粉的生产主要包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等单元操作。 二、简答

1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？ 2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？ 3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？ 4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。

5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。 三、计算

1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。

2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。

3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。

4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。求蒸气消耗量。 5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。忽略CO2和水以外的任何组分。 6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。在发酵罐内，酵母以每2.9h增长一倍的生长速度稳定增长。从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。

1

第一章 流体流动

一、名词解释 1 流体的黏性 2 牛顿流体

3 流体的稳定流动 4 层流边界层 二、填空

1 通常把( )流体称为理想流体。

2 牛顿黏性定律表明，两流体层之间单位面积的( )与垂直于流动方向的( )成正比。 3 流体在管道中的流动状态可分为( )和( )两种类型。

4 在过渡区内，流体流动类型不稳定，可能是( )，也可能是( )，两者交替出现，与( )情况有关。

5 流体的流动状态可用( )数来判断。当其>( )时为( )；<( )时为( )。 6 流体在管道中的流动阻力可分为( )和( )两类。 7 当流体在圆管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( )。

8 根据雷诺数的不同，摩擦系数-雷诺数图可以分为( )、( )、( )和( )四个区域。 9 管路系统主要由( )，( )和( )等组成。 10 局部阻力有( )和( )两种计算方法。 三、选择

1 液体的黏性随温度升高而( a )，气体的黏性随温度升高而( )。

A. 升高，降低； B. 升高，升高； C. 降低，升高 2 砂糖溶液的黏度随温度升高而( a )。

A. 增大； B. 减小； C. 不变 3 层流时流体在圆管内的速度分布规律为( a )形式。

A. 二次曲线； B. 直线； C. 指数 四、简答

1 推导理想流体的柏努利方程。

2 举例说明理想流体柏努利方程中三种能量的转换关系。 3 简述流体流动状态的判断方法及影响因素。 4 如何用实验方法判断流体的流型？

5 说明管壁的粗糙度对流体流动阻力的影响。 五、计算

1 某真空浓缩器上真空表的读数为15.5×103 Pa，设备安装地的大气压强为90.8×103 Pa，试求真空浓缩器内的绝对压强。

2 一敞口储槽内贮存有椰子油，其密度为910kg/m3，已知：Z1=0.6m，Z2=1.8m；槽侧壁安装的测压管上段液体是水，测压管开口通大气。求槽内油面的位置高度h 。

2

z2 h

z1

习题2附图

3 某设备进、出口的表压强分别为－13 kPa和160 kPa，当地大气压为101.3 kPa，求该设备进、出口的压强差。

4 用一串联U形管压差计测量水蒸气锅炉水面上的蒸气压pv , U形管压差计指示液均为水银，连接两U形管压差计的倒U形管内充满水，已知从右至左四个水银面与基准水平面的垂直距离分别为h1=2.2m、h2=1m、h3=2.3m、h4=1.3m。锅炉水面与基准水平面的垂直距离为h5=3m。求水蒸气锅炉水面上方的蒸气压pv。

水

pv 汞

h5

h3 h1 h4 h2

习题4附图 5 试管内盛有10cm高的水银，再于其上加入6cm高的水。水银密度为13560 kg/m3，温度

为20℃，当地大气压为101kPa。求试管底部的压强。

6 在压缩空气输送管道的水平段装设一水封设备如图，其垂直细支管（水封管）用以排除输送管道内的少量积水。已知压缩空气压强为50 kPa（表压）。试确定水封管至少应插入水面下的最小深度h。 pa 压缩空气 h

8.6 m p ′ 水 pa p h 0.6 m

习题7附图 习题 6 附图

7 贮油槽中盛有密度为960㎏/m3的食用油，油面高于槽底9.6 m，油面上方通大气，槽侧壁下部开有一个直径为500 mm的圆孔盖，其中心离槽底600 mm 。求作用于孔盖上的力。 8 如本题图所示,用套管式热交换器加热通过内管的果汁，已知内管为Φ33.5mm×3.25mm，外管为Φ6mm×3.5mm的焊接钢管。果汁密度为1060㎏/m3，流量为6000㎏/h；加热媒质为115℃的饱和水蒸气在外环隙间流动，其密度为0.9635㎏/m3，流量为120㎏/h 。求果汁和饱和水蒸气的平均流速。

3

果汁 饱和水蒸汽

习题 8 附图

9 水流经一文丘里管如本题图示，截面1处的管内径为0.1 m，流速为0.5 m/s，其压强所产生的水柱高为1m；截面2处的管内径为0.05 m。忽略水由1截面到2截面流动过程的能量损失，求1、2两截面产生的水柱高差h为多少米？

h 1m 水 1

2

习题 9 附图

10 某植物油流过一水平渐缩管段，管大头内径为20mm，小头内径为12mm，现测得这两截面间的压强差为1000Pa，该植物油的密度为950kg/m3，不计流动损失。求每小时油的质量流量。

11 从高位槽向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以1.5 m/s的速度流动。设料液在管内压头损失为2.2 m (不包括出口压头损失)。高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？

h u2 u1

2 1

习题10附图 习题11附图

12 20℃下水在50 mm 内径的直管中以3.6 m/s的流速流动，试判断其流动类型。

13 37℃下血液的运动黏度是水的5倍。现欲用水在内径为1 cm的管道中模拟血液在内径为5mm的血管中以15cm/s流动过程的血流动力学情况，实验水流速度应取为多少？

14 果汁在内径为d1的管路中作稳定流动，平均流速为u1，若将管径增加一倍，体积流量和其他条件均不变，求平均流速为原来的多少倍？

15 如本题图示，将离心泵安装在高于井内水面5米的地面上，输水量为50m3/h ,吸水管采用Φ114×4㎜的电焊钢管，包括管路入口阻力在内的吸水管路上总能量损失为∑hf = 5 J/kg,当地大气压强为1.0133×105 Pa 。求该泵吸入口处的真空度。

4

5 m 2 1 20m 2 1 30

习题16附习题15附图

习题17附图

16 用泵输送某植物油，管道水平安装，其内径等于10mm，流量为0.576 m3/h，油的粘度为50黏度0-3 Pa?s，密度为950kg/m3。试求从管道一端至相距30米的另一端之间的压力降。 17 用离心泵将某水溶液由槽A输送至高位槽B ,两槽液面维持恒定并敞开通大气，其间垂直距离为20 m 。已知溶液密度为1200 kg/m3 ，溶液输送量为每小时30 m3 ,管路系统各种流动阻力之和 ∑hf = 36 J/kg ,该泵的效率为0.65 。求泵的轴功率。 18 某饮料厂果汁在管中以层流流动，如果流量保持不变，问：（1）管长增加一倍；（2）管径增加一倍；（3）果汁温度升高使黏度变为原黏度1/2（设密度变化极小）。试通过计算说明三种情况下摩擦阻力的变化情况。

19 植物油在圆形直管内作滞流流动，若流量、管长、液体物性参数和流动类型均不变，只将管径减至原来的2/5，由流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？ 20 用泵将密度为930 kg/ m3 、黏度为 4黏度mPa?s的某植物油送至贮槽，管路未装流量计，但已知A、B两处压力表的读数分别为 pA=1.2 MPa，pB=1.12 MPa，两点间的直管长度为25m，用管直径为Φ89×3.5mm的无缝钢管，其间还有3个90°的弯头。试估算该管路油的流量。 21 用一台轴功率为7.5kw的库存离心泵将溶液从贮槽送至表压为0.2×105Pa的密闭高位槽（见右图），溶液密度为1150kg/m3、黏度为1.2×10-3Pa·s。管子直径为Φ108×4 mm、直管长度为70 m、各种管件的当量长度之和为100 m (不包括进口和出口的阻力)，直管阻力系数为0.026。输送量为50m3/h,两槽液面恒定，其间垂直距离为20m。泵的效率为65%。。试从功率角度考虑核算该泵能否完成任务。

2 2

B

6m 1.6m 20 m A

1 1

习题21附图 习题20附图

习题23附图

22 一台效率为0.65的离心泵将果汁由开口贮槽输送至蒸发器进行浓缩。已知果汁密度为1030 kg/m3，黏度为1.2×10-3Pa·s，蒸发器液面上蒸发空间的真空表读数为50 kPa ,果汁输送量为16 m3/h。进蒸发器的水平管中心线高于开口贮槽液面20 m ，管直径为Φ57mm×3 mm的冷轧不锈钢管，不包括管路进、出口能量损失的直管及各管件当量长度之和为50m ,管壁绝对粗糙度为0.02mm ，当地大气压强为1×105Pa。求泵的轴功率PZ 。 23 高位水槽底部接有一长度为30m（包括局部阻力的当量长度）、内径为20mm的钢管，

5

16、Dp=959.5×103 Pa 17、 18、（1）阻力为原来的2倍；（2）阻力为原来的一半；（3）阻力不变 19、39.06倍 20、（略）

21、该泵轴功率为7.5kw ＞ 完成输送任务所需功率7.01 kW ，故从功率角度考虑，该泵能完成输送任务。 22、PZ=1.39 kW

23、开一阀门时V=2.0m3/h；两阀门同时打开时V=2.17m3/h

第二章 流体输送机械 一、名词解释 1、当进口压力等于或小于环境温度下液体的饱和蒸汽压pv时，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。气泡周围的压力大于饱和蒸汽压，产生了压差，在压差作用下气泡将以很高的速度打击离心泵的金属叶片，对叶片造成损伤，这种现象称为气蚀现象。

2、离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-Qe的交点M称为泵在该管路的工作点

3、离心泵若安装在贮槽液面之上，则离心泵入口中心到贮液面的垂直高度Hg，称为离心泵的安装高度。

4、切割定律：离心泵的流量之比等于叶轮直径之比；离心泵的压头之比等于叶轮直径之比的平方；离心泵的轴功率之比等于叶轮直径之比的三次方。比例定律：离心泵的流量之比等于转速之比；离心泵的压头之比等于转速之比的平方；离心泵的轴功率之比等于转速之比的三次方。

二、填空

1、转速、清水 2、泵、管路

3、泵的结构、转速、流量 4、泵的特性、所在管路的特性

5、气蚀、降低进口管段流速、降低进口管阻力 6、直管、管件、阀门

7、容积损失、机械损失、水力损失

三、选择 1、D 2、D 3、B 4、A 5、B 6、C 7、A 8、B

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四、简答

1、气蚀现象的原因：离心泵进口压力等于或小于环境温度下液体的饱和蒸汽压pv时，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时，气泡周围的压力大于气泡内的饱和蒸汽压，从而产生压差。在该压差作用下，气泡受压破裂而重新凝结。凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在凝结的瞬间，质点相互撞击，产生很大的局部压力，造成管路系统的振动；同时，这些气泡将以很高的速度打击离心泵的金属叶片，对叶片造成损伤，这种现象称为气蚀现象。 危害：气蚀现象会造成管路系统的振动和离心泵叶片的损伤，离心泵在严重的气蚀状态下工作时，寿命会大大缩短。

防止：泵的安装位置不能太高，即Hg不能太大以保证泵入口处的压力p1大于液体输送温度下的饱和蒸汽压pv，就可避免气蚀现象的发生。

2、改变阀门开度以调节流量，实质是改变管路特性曲线。

(1) 如图1所示，当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由M移到M1。流量由QM减小到QM1；

(2) 当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到M2，流量增加到QM2。

图1 改变阀门开度调节流量的示意图

3、单位质量的流体在某一截面上所具有的总机械能与获得的能量之和等于在下一个截面上的总机械能与这两截面间消耗的能量之和。

4、离心泵的基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。工作原理是叶轮旋转时，叶片就将机械能转化为液体的动能，由于离心力的作用液体从叶轮中心沿半径方向流向外周，因流道注射广，部分动能就转化为压力能，达到液体输送的目的。

5、在往复泵出口处装有旁路，如图2所示，当下游压力超过一定限度时安全阀将自动开启，往复泵出口总流量不变，只是通过支路的安全阀使部分液体回流从而达到改变排出管路流量的目的，以保证系统安全运转。这种方法简单方便，在生产上广泛使用，但造成一定的能力损失。

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图2 往复泵的流量调节 五、计算

1、吸水管内的流量1.56×10-2m3/s 2、扬程28.48m；功率42.82W

3、总摩擦损失20.49J/kg；泵所作的功80.33J；有效功率492.40W 4、泵的功率97.04W

第三章 非均相物系的分离 一、名词解释

1、物系内部有隔开两相的界面存在，界面两侧物料物理性质截然不同的物系称为非均相物系。

2、在旋风分离器分离中，理论上能被完全分离下来的最小颗粒直径。临界粒径是判断分离效率高低的重要依据。

3、通过重力作用使得分散相（颗粒）相对于连续相（流体）运动的过程称为重力沉降。若实现沉降的作用力是，则称为离心沉降。

4、通过惯性离心力作用使得分散相（颗粒）相对于连续相（流体）运动的过程称为离心沉降。

5、在颗粒的重力沉降过程中，在阻力、浮力与重力三个力达到平衡时的等速阶段，颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度。 6、通常将单位时间获得的滤液体积为过滤速率，而过滤速度为单位过滤面积上的过滤速率。

二、填空

1、恒压过滤、恒速过滤、恒压过滤 2、扁平、多层水平隔板 3、底面积、沉降速度

4、重力降尘室、旋风分离器、袋滤器 5、重力降尘室、旋风分离器 6、滤饼过滤、深层过滤

7、进料过滤、滤饼洗涤、卸除滤饼 8、架桥、滤饼

9、过滤介质、滤饼的性质 10、流体力学

三、选择 1、C 2、B 3、C 4、D

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四、简答

1、旋风分离器的主体上部为圆柱，下部为圆锥。气体进口管与圆柱部分相接，气体出口管于上方中心插入圆柱部分，圆锥部分的底部为尘灰的出口。

旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气固混合物中分离出固相颗粒的设备。含尘气体由圆筒上部的进口管依切线方向进入，受器壁的约束而向下作螺旋运动。在惯性离心力的作用下，颗粒被抛向器壁而与气流分离，再沿器壁面落至锥底的排灰口。净化后的气体在中心轴附近由下而上作螺旋运动，最后由顶部排气管排出。 2、（1） 颗粒的浓度效应。但当颗粒浓度较高时，颗粒间会发生相互摩擦、碰撞等相互作用，且大颗粒也会拖曳着小颗粒下降，从而发生干扰沉降。 (2) 容器的壁效应。实际容器是一个有限的流体空间，当颗粒直径与壁直径相比差值较小时，容器的壁面和底面均增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒和实际沉降速度较自由沉降速度低，称为壁效应。在斯托克斯定律区，器壁对沉降速度的影响可以修正。

(3)颗粒形状的影响。同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降要快一些。颗粒的球形度越小，对应于同一Ret值的阻力系数?越大，但?s值对?的影响在滞流区并不显著，随着Ret的增大，这种影响逐渐变大。

(4)分散介质黏度?f 的影响。黏度越大，越难以沉降。食品中有些悬浮液难以沉降分离，主要是因为黏度过大。 (5)两相密度差?s-?f的影响。两相密度差大则沉降速度就快，反之则慢。但对一定的悬浮液沉降而言，差值是很难改变的。

(6)流体分子运动的影响。当颗粒直径小到与流体分子的平均自由程相近时，颗粒可穿过流体分子的间隙，其沉降速度比理论值大。另外，细粒的沉降将受到流体分子碰撞的影响，当dp过小时，布朗运动的影响大于重力影响。

3、为了能分离含尘气体中不同大小的尘粒，可设计由重力降尘室、旋风分离器及袋滤器组成除尘系统。含尘气体先在重力降尘室中除去较大的尘室、然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在袋滤器中除去较小的尘粒。当然可根据尘粒的粒度分布及除尘的目的要求，省去其中某个除尘设备。

4、常见的降尘室一般为扁平状的凹室，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室。当入口处含尘气流内的颗粒沿入口截面上分布均匀地进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，只要颗粒能够在气体通过的时间内降至室底，便可从气流中分离出来。只要气体在降尘室内的停留时间少于或等于颗粒的沉降时间即可满足除尘要求。理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室高度H无关。

5、过滤基本方程为 。该式表示过滤进程中任一瞬间的过滤速率与有关因素间的关系式。由方程式可知 为过滤的推动力， 为过滤的阻力。首先过滤速度与过滤面积有关，面积越大，过滤速度越快。过滤的速度与过滤介质两端的压力差有关，因此可以通过增加两端的压力差来加强过滤。滤饼的可压缩系数越小，过滤越容易，因此可以通过加入助滤剂加强过滤。滤浆的黏度越大，过滤越慢；过滤除了与滤饼的特性有关外，还与过滤介质的性质有关。

6、板框式压滤机主要由许多滤板和滤框间隔排列而组成。板和框多做成正方形，角端开有小孔，装合压紧后即形成供滤浆或洗水流通的孔道，框的两侧覆以滤布。过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打入框内，滤液穿过滤框两侧滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出

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口，固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。洗涤滤饼时，洗水经由洗水通道进入滤板与滤布之间。洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，重新组装，进行下一循环操作。

7、由于洗水里不含固相，故洗涤过程中滤饼厚度不变。因而，在恒定的压强差推动下洗涤速率基本为常数。影响洗涤速率的因素可根据过滤基本方程式来分析，则： 。对于一定的悬浮液，r’ 为常数。若洗涤推动力与过滤终了时的压强差相同，并假定洗水黏度与滤液黏度相近。板框压滤机采用的是横穿洗涤法，洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终了时滤液流动路径的两倍，而供洗水流通的面积又仅为过滤面积的一半，因此可得： 。即板框压滤机的洗涤速率约为过滤终了时滤液流率的四分之一。

8、先恒速后恒压过滤阶段时，在过滤初期维持恒定速率，泵出口表压强逐渐升高。当表压强升至能使支路阀自动开启的给定数值，则开始有部分料浆返回泵的入口，进入压滤机的料浆流量逐渐减小，而压滤机入口表压强维持恒定，后阶段的操作则为恒压过滤。对于恒压阶段， 。

9、滤饼和过滤介质的阻力可常用小型试验进行测定，求出过滤常数，然后进行大设备的设计计算。在某指定的压强差下对一定料浆进行恒压过滤可得到过滤常数K、qe、?e。恒压过滤方程式变形后可得： ，而q=V/A，求出一组?、V数据（9个以上最好），从而得到一系列相互对应的Δ?与Δq之值。经回归，即可得qe、?e和K。

五、计算

1、颗粒在空气和水中的沉降速度分别为0.75m/s和8.96m/s 2、过滤机的生产能力为滤液3.36m3/h 3、临界粒径8.62μm 4、至少需要2层隔板 5、（1）生产能力为原来的2倍 （2）生产能力为原来的 倍 （3）生产能力为原来的 倍 （4）生产能力为原来的 倍 6、最大颗粒直径为40.8μm

第四章 粉碎 筛分 混合 乳化 一、名词解释

1、利用机械力的方法来克服固体物料内聚力，使固体物料达到一定尺寸的颗粒或小块物料的单元操作。

2、物料颗粒的大小，是粉碎程度的代表性尺寸。

3、表示颗粒形状偏离球形的程度，定义为同体积球体表面积与颗粒实际表面积的比值。 4、将颗粒物料或粉粒物料通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干粒度级别的单元操作。

5、指两种或两种以上不同的物质互相混杂以达到一定均匀度的物质分配过程。

6、指一种或几种组分的浓度或其它物理量如温度等的均匀性。为比较全面地反映混合物的混合程度。

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13 在连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程和Q线方程为

y?0.75?0.21 (a) y??0.5x?0.66 (b)

试求：（1）进料热状态参数Q； （2）原料液组成xF；

（3）精馏段操作线和提馏段操作线的交点坐标xq和yq

14 含甲醇0.35(摩尔分数，下同)的甲醇水气液混合物，在常压连续精馏塔中分离。进料速率为100kmol/h，进料中蒸气量占1/2，操作回流比为3，进料中甲醇的96％进入馏出液中，要求馏出液的组成为0.93。塔底的相对挥发度为7.54。 试求：(1) 产品量；

(2) 残液中甲醇含量；

(3) 塔内由下往上数塔釜以上第一块理论板上液体组成。

15 利用常压提馏塔连续回收甲醇—水混合液中的甲醇。塔底采用直接饱和水蒸气加热，水蒸气流率为700kmol/h。含甲醇30%(摩尔分数，下同)的料液于泡点由塔顶加入，加料速率为1000kmol/h。塔底残液含甲醇不大于1％。假设为恒摩尔流。试求：

(1) 塔顶馏出液的浓度； (2) 操作线方程式； (3) 理论塔板数。

16 在常压填料塔中分离苯—甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5。塔顶馏 出液中含苯0.9，塔底釜残液含苯0.1〔以上均为摩尔分数)，回流比为4.52。试求： (1) 理论扳层数和加料板位置；

(2) 最小回流比及最少理论板层数。

17 设计一连续精馏塔，在常压下分离甲醇-水溶液贩15kmol/h。原料中含甲醇0.35，塔 顶产品含甲醇0.95，釜液含甲醇0.04(均为摩尔分数)。设计选用回流比为1.5，泡点加料。间接蒸气加热。用作图法求所需的理论板数、塔釜蒸发量及甲醇回收率。设没有热损失。物系满足恒摩尔流假定。 18 含易挥发组分0.42（均为摩尔分数）的双组分混合液在泡点状态下连续加入精馏塔塔顶，釜液组成保持0.02。物系的相对挥发度为2.5，塔顶不回流。试求：

(1) 欲得塔顶产物的组成为60％时所需的理论板数； (2) 在设计条件下塔板数不限，塔顶产物可能达到的最高含量xDmax。

19 某两元混合物含易挥发组分0.4(摩尔分率)，用精馏方法加以分离，所用精馏塔具有8 块理论板，加料板为第3块，塔顶设有全凝器，泡点回流，泡点进料。在操作条件下，平衡 关系如附图所示，要求塔顶组成为0.9，轻组分回收率为90%。 试求：为达到分离要求所需要的回流比为多少；

20 用一常压连续精榴馏塔分离含苯0.4的苯—甲苯混合液。要求馏出液中含苯0.97，釜液含苯0.02(以上均为质量分数)，原料流量为15000kg/h，操作回流比为3.5，进料温度为25℃，加热蒸气压力为137kPa(表压)，全塔效率为50%，塔的热损失可忽略不计，回流液为泡点液体。求：

(1) 所需实际板数和加料板位置；

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(2) 蒸馏釜的热负荷及加热蒸气用量；

(3) 冷却水的进出口温度分别为27℃和37℃，求冷凝器的热负荷及冷却水用量。

21 一连续精馏塔用以分离某双组分混合液。两组分的相对挥发度为2.2l。已知怕馏段操作线方程为y?0.72x?0.25。塔顶采用全冷凝器，冷凝液在饱和温度下回流入塔。如果测得塔顶第一层塔板的板效率EmL,1＝0.65。试确定离开塔顶第二层塔板的气相组成。

22 用连续精馏塔分离某双组分混合液。进料为饱和蒸气，其中两组分的摩尔数之比为1︰1，塔顶、塔底的产品量之也为1:1。现处理量为50kmol/h。精馏段操作线方程为y?0.80x?0.15。试求：

(1) 馏出液和釜液组成； (2) 精确段上升气量； (3) 提馏段上升气量； (4) 提馏段操作线方程式；

(5) 如果平均相对挥发度加2.50，塔顶第一层塔板的板效率EmL,1＝0.60，离开塔顶第二层塔板的气相组成。

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第十一章 干燥

一 名词解释

1 湿空气的焓2 相对湿度3 露点4 绝热饱和温度5 湿球温度 6 平衡水分7 干燥速率8 自由水分9 干燥的表面汽化控制 二 填空

1 相对湿度越( )，表示该空气偏离饱和程度越大，干燥推动力越( )。

2 在降速干燥过程中，其干燥为( )控制。

3 根据水分与固体物料间结合力的大小，可将其分为( )和( )。

4 湿空气的( )是不饱和蒸气在总压和湿度保持不变的情况下,而被冷却降温达到饱和状态时的( )。

5 物料的干燥过程一般包括( )，( )和( )三个阶段。

6 已知湿空气总压为101.3kN·m-3，温度为40℃，相对湿度为50%，已查出40℃时水的饱和蒸气压ps为7375N·m-3，则此湿空气的湿度H是( )kg水·kg-1绝干气，其焓是( )kJ·kg-1绝干气。 7 干燥操作中，干燥介质( )经预热器后湿度( )，温度( )。当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于( )温度。

8 湿空气经预热，相对湿度φ( )，对易龟裂物料，常采用( )方法来控制进干燥器的φ值。

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9 在工业上湿物料一般都先用( )，( )或( )等机械方法去湿,然后再用干燥方法去湿而制成合格产品。

10 已知在ｔ＝50℃、p＝1atm时，空气中水蒸气分压pw＝55.3mmHg，则该空气的湿含量H＝( )；相对湿度φ＝( )。(50℃时,水的饱和蒸气压为92.51mmHg)

三 选择

1 对于不饱和湿空气，干球温度( )湿球温度( )露点温度。 A.<，<； B.>，>； C.=，= 2 在降速干燥过程中，物料( )。

A.表面水分汽化速度<内部扩散速度； B.表面温度>湿球温度； C.表面温度>干球温度. 3 在降速干燥过程中,被除去的水分主要是( )。

A.结合水分； B.非结合水分； C.孔隙中水分

4 将湿空气通过间壁式换热器预热后送入干燥室，是为了( )。

A.降低干燥介质的水分； B.降低干燥介质的相对湿度； C.增加空气的压强

5 空气温度为td，湿度为Hd，相对湿度为φd的湿空气，经一间接蒸气加热的预热器后，空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为φ1，则( )。

A. H1＞Hd； B.φd＞φ1； C. H1＜Hd； D. φd＜φ1

6 对于一定干球温度的空气，当其相对湿度越低时，其湿球温度：( )。

A.越高； B.越低； C. 不变； D. 不一定，尚与其它因素有关

7 空气温度为td，湿度为Hd，相对湿度为φd的湿空气，经一间接蒸气加热的预热器后，空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为φ1，则( )

A.H1＞Hd； B.φd＞φ1； C.H1＜Hd； D.φd＜φ1

8 已知湿空气的下列哪两个参数，利用t-H图或H-I图，可以查得其他未知参数( )。 A. (tw，t)； B. (td，H)； C. (p，H)； D. (I，tw)

9 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℃ 四 简答

1 简述对流传热原理。

2 热风干燥的基本原理是什么？

3 简述不同干燥阶段的特点及应采取的控制措施。 4 如何区分结合水分和非结合水分？

5 什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度？两者有何关系。 6 简述湿空气的焓-湿图的构造。

7 试说明为什么在干燥过程中，湿空气作为干燥介质时，一般都经过预热才进入干燥器。简要说明对流干燥过程是一传热过程，又是一传质过程。 8 推导降速干燥时间的计算公式。 五 计算

1 试用计算法求出湿空气的总压为1bar，温度70℃，湿含量为0.053kg/kg干空气的湿空气

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的热含量、水蒸气分压、相对湿度、湿比容和露点。

2 已知湿空气的总压为101.3Kpa，相对湿度为70%，干球温度为293K，试求：（1）湿度；（2）露点；（3） 每小时将100kg干空气从293K升温至370K时所需要的热量。

3 湿物料从含水量为50%干燥至25%时，从1kg原湿物料中除去的水分量为湿物料从含水量2%干燥至1%(均为湿基含水量)的多少倍？

4 干球温度为30℃，湿球温度为20℃的空气，经过加热器温度升高到50℃后送入干燥室干燥物料。试求：1. 原湿空气的湿含量、焓和相对湿度；2. 空气离开加热器时的湿含量、焓和相对湿度。

5 干球温度为35℃，湿球温度为20℃，经加热器温度升高到90℃后送至干燥器内，离开时的相对湿度为80%。总压为一个大气压，假设干燥器无热损。试求：（1）原湿空气的湿含

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量和焓；（2）空气离开加热器时的湿含量和焓；（3）100m的湿空气在加热过程中焓的变化；（4）空气离开干燥器时的湿含量和焓；（5）100m3原湿空气经干燥器后所获得的水分。 6 在恒定干燥条件下干燥某物料，当其湿含量由0.33kg/kg干料降至0.09kg/kg干料时，共用了2.52×104s。物料的临界湿含量为0.16kg/kg干料。试求在同样的情况下，将该物料从0.37kg/kg干料降至0.07kg/kg干料时所需要的时间。忽略物料预热阶段所用的时间，已知降速阶段的干燥曲线为直线，已知平衡含水量为0.05kg/kg干料。

7 在连续逆流干燥器中，用热空气干燥某种固体湿物料。已知空气状态为：进干燥器时空气湿度为0.01kg/kg干气，空气焓为120 KJ/kg干气；出干燥器时空气的温度为38℃。物料状况为：进、出干燥器时物料的含水量分别为0.04kg水/kg绝干料和0.002kg水/kg绝干料；进、出口温度分别为27℃和63℃。绝干物料流量为450kg绝干料/h，绝干物料比热容为1.465KJ/(kg·℃)。假设干燥器的热损失为5KW，水的比热容为4.187KJ/(kg·℃)，试求空气流量。

8 一种粒状不溶性物料放在0.61m×0.61m的盘内进行干燥，物料厚度为25.4mm。干燥是在恒速阶段进行的，侧面和底部与空气隔绝。空气以3.05m/s的速度平行流过顶部的干燥表面，其干球温度是60℃，湿球温度是29.4℃。盘内共放有11.3kg干固物，湿物料的含水量为0.35kg水/kg干固物，在恒速干燥阶段要求干燥到含水量为0.22(干基)。1. 计算干燥速率与所需的干燥时间；2. 如果物料厚度增加到44.5mm，计算所需的干燥时间。(α=0.0204u0.8，W/m2·K) 9 在常压连续干燥器中，空气经120℃饱和蒸气预热后送入干燥器以干燥某种湿物料。已知空气状况为：进预热器前空气水分分压为1.175kPa，温度为15℃，进干燥器前的温度为90℃，出干燥器时为50℃。物料状况为：初始水分为0.15kg水/kg干料，出干燥器时为0.01kg水/kg干料，干燥器生产能力为250kg/h(按干燥产品计算)，预热器总传热系数为50W/(m2·℃)，干燥系统的热损可忽略。试求：（1）所需空气的流量；（2）预热器的传热面积。

10 在常压干燥器中，将某物料从含水量5%干燥到0.5%(均为湿基)。干燥器的生产能力为7200kg干物料/h。已知物料进口温度为25℃，出口温度为65℃，热空气进干燥器的温度为120℃,湿度为0.007kg水/kg干空气，出干燥器的温度为80℃，空气初温为20℃。干物料的比热容为1.8kJ/(kg·℃), 若不计热损失,试求干空气的耗量及空气离开干燥器时的温度。 11 有一干燥器，将湿物料的含水量从40%干燥至5%(均为湿基含水量)。干燥器的生产能力为430kg干物料/h.空气的干球温度为20℃，相对湿度为40%，经预热器加热至100℃后进入干燥器饱和至相对湿度为60%排出.若干燥为等焓过程，试求在不计热损失的条件下所需空气及预热器供应的热量。

12 用一转筒干燥器干燥某一滤渣产品，原料输入量为1000kg/h，原料湿基含水量为20%，离开干燥器的湿基含水量为6%。湿空气温度为30℃，相对湿度为80%，经蒸气加热至110℃后进入干燥器，离开时空气的温度为60℃，加热蒸气表压为100kPa，忽略热损失。试求：（1）产品流量；（2）空气耗量；（3）蒸气用量。

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第十二章 萃取

一、名词解释 1 萃取

2 超临界流体 3 超临界流体萃取 4 临界混溶点 二、填空

1 如图所示，点C代表的混合物中，溶质A的含量xA为( )，原溶剂B的含量xB为( )，溶剂S的含量xS为( )。点D所代表的混合物组成是xA为( )，xB为( )，xS为( )。

A

D

SBC

2 在A—B二元混合物M中，溶质A的质量分数为0.35。取M 50kg和35kg与B部分互溶的萃取溶剂S混合，达相平衡后，萃取液和萃余液中A的质量分数分别为0.25和0.1，萃取液的量为( )，萃余液的量为( )。

3超临界流体萃取根据采用的分离方法的不同，可以分为3种典型流程：( )，( )和( )。 4在超滤过程中，超滤膜对大分子溶质的截留作用主要是由于以下几个原因：①( )；②( )；③( )。 三、简答

1 什么是分配系数？什么是选择性系数？萃取操作中分配系数和选择性系数的意义是什么？

2对一定的物系， 辅助曲线是否只有一条？如何根据实验数据确定辅助曲线？如何根据辅助曲线确定两相平衡？

3试述超临界流体萃取的基本原理。 四、计算

1 单级浸取中，用50kg石油醚浸提40kg含油量为52%的花生，浸取为理想级，排出的底流N1=2.2，计算溢流量及其组成以及底流量。

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第十三章 膜分离

一、名词解释 1 反渗透 2 浓差极化

3 离子交换膜的交换容量 4 截留相对分子质量 二、填空

1在超滤过程中，超滤膜对大分子溶质的截留作用主要是由于以下几个原因：①( )；②( )；③( )。

2 电渗析时，阳离子交换膜只允许( )离子通过，而阴膜只允许( )离子通过。离子交换膜对离子的选择透过性主要来自于( )和( )。

3 反渗透膜由( )层和( )层组成，( )层决定了膜的分离性能，( )层只作为载体，不影响膜的分离性能。 三、简答

1 膜分离过程有哪些种类？它们各自的原理是什么？ 2 试比较超滤和反渗透操作的异同点。 3 超滤与常规过滤有哪些不同？

4 简述离子交换膜的选择性透过原理。

5 举例说明反渗透常与某些操作联合而组成一完整的分离工艺过程。 6 以分离NaCl水溶液为例，说明电渗析过程中的主要作用和次要作用。 四、计算

反渗透实验中，原液为25℃的NaCl水溶液，浓度为3.5kg/m3，密度为999.5kg/m3，渗透压为280kPa，反渗透压差为3.0MPa。所得透过液密度为997kg/m3，渗透压为8.10kPa。渗透率常数Kw=3.5×10-9kg/（Pa·m2·s），KS=2.5×10-7m/s。求水和NaCl透过膜的速率，溶质分离率和透过液的浓度。

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第十四章 食品工程原理的应用

1. 根据图0-1中乳粉的加工工艺以及工艺学等课程中学到的知识，讨论食品工程原理在乳

粉工程中的应用。

2. 根据前面章节所学的知识，结合火腿肠生产工艺，谈谈主要单元操作及其传递现象。

思考题与习题参考答案 绪论 一、 填空 1、 经济核算

2、 物料衡算、经济核算、能量核算、物系的平衡关系、传递速率 3、 液体输送、离心沉降、混合、热交换、蒸发、喷雾干燥 二、 简答

1、 在食品工程原理中，将这些用于食品生产工艺过程所共有的基本物理操作过程成为单元操作。例如，奶粉的加工从原料乳的验收开始，需要经过预热杀菌、调配、真空浓缩、过滤、喷雾干燥等过程；再如，酱油的加工，也包含大豆的浸泡、加热、杀菌、过滤等工序，这两种产品的原料、产品形式、加工工艺都有较大的不同，但却包含了流体的输送、物质的分离、加热等相同的物理操作过程。 2、“三传理论”即动量传递、热量传递和质量传递。

（1）动量传递理论。随着对单元操作的不断深入研究，人们认识到流体流动是一种动量传递现象，也就是流体在流动过程中，其内部发生动量传递。所以凡是遵循流体流动基本规律的单元操作都可以用动量传递理论去研究。

（2）热量传递理论。物体在加热或者冷却的过程中都伴随着热量的传递。凡是遵循传热基本规律的单元操作都可以用热量传递的理论去研究。

（3）质量传递理论。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都可以用质量传递的理论去研究。 例如，啤酒的灭菌（热量传递），麦芽的制备（动量传递，热量传递，质量传递）等。 三传理论是单元操作的理论基础，单元操作是三传理论具体应用。

3、单元操作中常用的基本概念有物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率和经济核算。

物料衡算遵循质量守恒定律，是指对于一个生产加工过程，输入的物料总量必定等于输出的物料总质量与积累物料质量之和。能量衡算的依据是能量守恒定律，进入过程的热量等于离开的热量和热量损失之和。平衡状态是自然界中广泛存在的现象。平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率增大时，设备尺寸可以减小。为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最经济的设计方案。

4、流体流动过程包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。传热过程包括热交换、蒸发等。

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传质过程包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。 5、（略） 三、 计算

1、 质量分数20%；摩尔分数1.30%；摩尔浓度0.62mol/L 2、 原料黄油中含水量是16%

3、 浓橘汁122Kg/h；蒸出的水878Kg/h 4、 蒸气消耗量1834.67Kg/h

5、 质量分数0.58%；摩尔分数0.24% 6、 （略）

第一章 流体流动 一、 名词解释

1、 流体流动时产生内摩擦力的性质

2、 剪应力与速度梯度的关系完全符合牛顿黏性定律的流体 3、 流场中任意点的流速不随时间变化的流动 4、壁面附近存在的较大速度梯度的流体层 二、 填空 1、牛顿

2、剪切力、速度梯度 3、层流、湍流

4、层流、湍流、外界干扰

5、雷诺数、4000、湍流、2000、层流 6、直管阻力、局部阻力 7、μ平均=0.82max

8、层流区、过渡区、湍流区、完全湍流区 9、管子、管件、阀门

10、阻力系数法、当量长度法 三、 选择 1、A 2、A 3、A 四、 简答

1、 假设流体无黏性，在流动过程中无摩擦损失；流体在管道内作稳定流动；在管截面上液体质点的速度分布是均匀的；流体的压力、密度都取在管截面上的平均值；流体质量流量为G，管截面积为A。

在管道中取一微管段dx，段中的流体质量为dm。作用此微管段的力有： 作用于两端的总压力分别为pA和－(p+dp)A；作用于重心的重力为gdm； 由于 dm=ρAdx， sinθdx＝dz

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故作用于重心的重力沿x方向的分力为 gsinθdm=gρAsinθdx =gρAdz

作用于微管段流体上的各力沿x方程方向的分力之和为: pA－(p+dp)A－gρAdz＝－Adp－gρAdz

流体流进微管段的流速为u，流出的流速为（u＋du）。

流体动量的变化速率为 Gdu＝ρAudu

合并得: ρAudu＝－Adp－gρAdz → ρAudu＝－Adp－gρAdz 对不可压缩流体，ρ为常数，对上式积分得 称为柏努利方程式

2、 上式表明：三种形式的能量可以相互转换，总能量不会有所增减，即三项之和为一常数

3、影响流体流动类型的因素包括流体的流速u 、管径d、流体密度ρ、流体的黏度μ。u、d、ρ越大，μ越小，就越容易从层流转变为湍流。上述中四个因素所组成的复合数群duρ/μ，是判断流体流动类型的准则。这数群称为雷诺准数，用Re表示。Re≤2000，流动类型为层流；Re≥4000，流动类型为湍流；2000＜Re＜4000，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。 4、（1）观察流体流动的情况：若流体的各质点均作轴向流动，则为层流；若有径向流动，则为湍流。

（2）测流体的流速u、黏度μ、密度ρ和管道直径d，计算Re=duρ/μ.Re≤2000，流动类型为层流；Re≥4000，流动类型为湍流；2000＜Re＜4000，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流

5、层流运动时流体运动速度较慢，与管壁碰撞不大，因此阻力、摩擦系数与ε无关，λ只与Re有关。层流时，λ在粗糙管的流动与在光滑管的流动相同。湍流运动时δb>ε，阻力与层流相似，此时称为水力光滑管。δb< ε，Re?- δb ˉ ? 质点通过凸起部分时产生漩涡? 能耗-。

五、计算题

1、绝对压强7.53×104Pa 2、高度1.92m 3、（略）

4、蒸汽压6.46×105Pa 5、管底压强1.15×105Pa 6、深度h≥5.1m 7、16.63 kN

8、u果汁= 2.75 m/s ；u蒸汽 = 26.21 m/s 9、高度差0.191m 10、qm=602kg/hr 11、h=2.315m 12、湍流

13、水流速度1.5cm/s 14、0.25倍

15、真空度为5.53×104Pa

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