食品工程原理试题思考题及习题及答案

.-PAGE..可修编.思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 与习题绪论一、填空1同一台设备的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 可能有多种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，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 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 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，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)。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，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15.5×103Pa，设备安装地的大气压强为90.8×103Pa，试求真空浓缩器的绝对压强。2一敞口储槽贮存有椰子油，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。求槽油面的位置高度h。z1z2h习题2附图3某设备进、出口的表压强分别为－13kPa和160kPa，当地大气压为101.3kPa，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h1h3h5h4h2pv汞习题4附图5试管盛有10cm高的水银，再于其上加入6cm高的水。水银密度为13560kg/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）用以排除输送管道的少量积水。已知压缩空气压强为50kPa（表压）。试确定水封管至少应插入水面下的最小深度h。papapp′h0.6m8.6m习题7附图h习题6附图压缩空气水7贮油槽中盛有密度为960㎏/m3的食用油，油面高于槽底9.6m，油面上方通大气，槽侧壁下部开有一个直径为500mm的圆孔盖，其中心离槽底600mm。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管的果汁，已知管为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。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处的管径为0.1m，流速为0.5m/s，其压强所产生的水柱高为1m；截面2处的管径为0.05m。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？12h水习题9附图1m10某植物油流过一水平渐缩管段，管大头径为20mm，小头径为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从高位槽向塔加料。高位槽和塔的压力均为大气压。要求料液在管以1.5m/s的速度流动。设料液在管压头损失为2.2m(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习题11附图u112u2习题10附图1220℃下水在50mm径的直管中以3.6m/s的流速流动，试判断其流动类型。1337℃下血液的运动黏度是水的5倍。现欲用水在径为1cm的管道中模拟血液在径为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的吸水管路上总能量损失为∑hf=5J/kg,当地大气压强为1.0133×105Pa。求该泵吸入口处的真空度。习题15附图5m20m习题17附图习题16附图图112230m16用泵输送某植物油，管道水平安装，其径等于10mm，流量为0.576m3/h，油的粘度为50黏度0-3Pa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20m。已知溶液密度为1200kg/m3，溶液输送量为每小时30m3,管路系统各种流动阻力之和∑hf=36J/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930kg/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=1.2MPa，pB=1.12MPa，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Φ108×4mm、直管长度为70m、各种管件的当量长度之和为100m(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。6m习题23附图20m习题21附图11221.6m习题20附图AB22一台效率为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1030kg/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50kPa,果汁输送量为16m3/h。进蒸发器的水平管中心线高于开口贮槽液面20m，管直径为Φ57mm×3mm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）、径为20mm的钢管，该管末端分接两个处于同一水平面的支管，支管直径与总管相同，各支管均装有一相同的球阀（ζ=6.4），因支管很短，除球阀的局部阻力外，其他阻力可以忽略。高位槽水位恒定，水面与支管出口的垂直距离为6m。试求开一个阀门和同时开两个阀门管路系统的流量。第二章流体输送机械一、名词解释1离心泵的气蚀现象2泵的工作点3离心泵的安装高度4离心泵的切割定律和比例定律二、填空1产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的()下，输送()时的性能曲线。2离心泵的实际工作压头和流量不仅与()的特性曲线有关，还与()的特性曲线有关。3离心泵压头的大小取决于()、()和()。4离心泵的工作点由()曲线和()曲线共同决定。5为防止发生()现象，泵的安装高度不能太高，可采取()，()等措施提高泵的安装高度。6管路系统主要由()，()和()等组成。7泵的部损失主要由()，()和()引起。三、选择1离心泵铭牌上标明的扬程是指()。A.功率最大时的扬程B.最大流量时的扬程C.泵的最大扬程D.效率最高时的扬程2一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是()A.忘了灌水B.吸入管路堵塞C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气3两台相同的泵串联工作时，其压头()一台泵单独工作时的两倍。A.>B.13过滤的推动力为()。A.浓度差；B.温度差；C.压力差4一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表逐渐上升，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是()。A.忘了灌水；B.吸入管路堵塞；C.压出管路堵塞；D.吸入管路漏气四、简答1简述旋风分离器的结构和设计原理。2简述影响重力沉降的因素(以斯托克斯区为例)。3设计一个含尘气体的分离系统，并简述各个设备的作用。4简述降尘室的结构和设计原理。5根据过滤基本方程，简述影响过滤的因素。6简述板框压滤机的工作过程。7设洗水的粘度和温度黏度液相同,试证明洗涤速率是最后过滤速率的1/4。8简述先恒速后恒压过滤的特点。9简述用试验法求过滤常数的方法。五、计算1试计算直径d90μm,密度ρs为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。已知20℃时空气的密度为1.205kg/m3，黏度为1.81×10-5Pa·s，水的黏度为1.5×10-3Pa·s。2某悬浮液中固相密度为2930kg/m3，其湿饼密度为1930kg/m3，悬浮液中固相颗粒的质量分率为25g/升水。该悬浮液于400mm汞柱的真空度下用小型转筒真空过滤机做试验，测得过滤常数K=5.15×10-6m2/s。现用一直径为1.75m，长0.98m的转筒真空过滤机生产。操作压力于试验相同，转速为1r/min，浸没角为125.5°，滤布阻力可忽略，滤饼不可压缩。试求此过滤机的生产能力和滤饼的厚度。3已知含尘气体中尘粒的密度为2000kg/m3。气体温度为375K，黏度为0.6cP，密度为0.46kg/m3。现用一 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 型旋风分离器分离其中的尘粒，分离器的尺寸为D=400mm，h=D/2，B=D/4。含尘气体在进入排气管以前在分离器旋转的圈数为N=5，气体流量Q=1000m3/h。试计算其临界粒径。4预用沉降室净化温度为20℃流量为250m3/h的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3，要求净化后的空气不含有直径大于10μm的尘粒，试求所需净化面积为多大?若沉降室低面的宽为2m，长5m，室需要设多少块隔板?已知20℃时，空气黏度为1.81×10-5Pa·s。5若分别采取下列各项措施,试分析真空转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩。（1）转筒尺寸按比例增大1倍；（2）转筒浸没度增大1倍；（3）操作真空度增大1倍；4.转速增大1倍。6用单碟片的碟式离心机澄清含有颗粒的黏性液体，颗粒密度为1461kg/m3，溶液的密度为801kg/m3，黏度为10P，离心机转筒的r2=0.02225m，r1=0.00716m，碟片的半锥角为45。，如果转速为2300r/min，流量为0.002832m3/h。计算出口流体中最大颗粒的直径。第四章粉碎筛分混合乳化一、名词解释1粉碎2粒度3球形度4筛分5混合6均匀度7乳化8均质二、填空1根据被粉碎物料和成品粒度的大小，粉碎被分为（）、（）、（）和（）四种。2物料粉碎时所受到的作用力包括（）、（）和（）三种。3粉碎操作方法包括（）、（）、（）和（）四种。4磨齿排列有四种方式，即（）、（）、（）和（）。5整个混合过程存在（）、（）和（）三种混合方式。6从结构来看，桨叶有（）、（）、（）和（）四种形式。7固体混合机按照结构可分为（）和（）两种；按照操作方式可分为（）和（）。8乳化液形成的方法基本上可分为（）和（）两种。9均质机按其结构及上作原理大致可分为（）、（）、（）。三、选择1对于中粉碎，成品粒度围为()。A.5-50mmB.5-10mmC.100μm以下2对于立方体形颗粒，球形度φs为（）。A.1B.0.806C.0.653当乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)（）时，此乳化剂为亲水性乳化剂。A.＞10B.＜10C.=10四、简答1食品加工中如何选用粉碎机？2筛面的运动方式有哪些？3简述固体混和中的离析现象及防止方法。4影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？5乳化单元操作中乳化剂的作用有哪些？6简述肢体磨的结构及工作原理。五、计算1试计算立方体形颗粒的球形度和形状系数。2如下表所示的粒度分布数据，试计算面积平均直径、体积平均直径和沙得平均直径。粒度围/μm0~2020~4040~6060~8080~100100~120120~140140~160160~180180~200200~220220~240颗粒计数5205010695885226106423lkg谷物从最初粒度4mm磨碎到最后粒度1mm需要能量4.6kJ。若将此谷物从最初状态磨碎至粒度为0.2mm，所需的能量是多少?4有带旋桨式搅拌桨的混合器来搅拌某工业产品。已知容器直径为1.63m，器液层深度为1.5m，甘油的密度为1200kg/m3，黏度为16。若搅拌器转速为500r/min，测得电机功率为12kW，试求搅拌器的直径。第五章流态化与气体输送一、名词解释1悬浮速度2临界流化速度3流化数4密相流化床5夹带分离高度6气力输送二、填空1按照流化状态，流态化可分为（）流态化和（）流态化两种形式。2为避免从床层中带出固体颗粒，流化床操作气速必须保持在()和()之间。3流化床中常见的不正常现象主要有()和()。4在流化床中，如果床层过高，可以增加()，破坏()，避免()现象发生。5气力输送的形式主要有()式气力输送、()式气力输送和()式气力输送三种。6同一气力输送装置，输送松散物料可选()的混合比。三、选择1在流态化阶段，流化床床层的压强降与()有关。A．流体流速；B．床层高度；C．A和B2当流体通过床层时分布不均匀，则大量流体与固体颗粒不能很好地接触，就会产生“短路”，这种现象称为（）。A．沟流现象B．断流现象C．腾涌现象3就物料颗粒群在水平管道中的运动状态而言，停滞流又可称为（）。A．均匀流B．管底流C．疏密流D．集团流4下列哪种气力输送的形式适用于输送细小、贵重或危害性大的粉状物料。（）A．吸运式B．压送式C．混合式D．循环式5利用两相流旋转时离心力的作用使物料与气流分离的卸料器为（）。A．容积式B．三角箱C．离心式D．压力式四、简答1气力输送的特点是什么？2粮食工业中常采用的气力输送装置有哪些形式？有什么特点？3物料颗粒在水平管的悬浮机理及运动状态如何？4影响物料在弯管中运动最终速度的因素有哪些?试分析论述一下。5在两相流理论中将其压损分为哪几部分？各代表什么意义？6如何选择输送风速？五、计算1某物料密度为1196kg/m3，直径为5mm，堆积成高度为0.3m的固定床层，空隙率为0.4.若20℃的空气流过流化床时，空床流速为0.5m/s，试求压力降。当空床流速为何值时，流化才开始？试求此时压力降值。2某物料颗粒的平均粒径为0.4mm，密度为1690kg/m3。气体的平均密度为1.4kg/m3，平均黏度为0.37cP。试求其临界流化速度。3某固体颗粒为130目,临界粒径为dp=1.44×10-4m，颗粒密度为ρs=1068kg/m3，液相黏度为μf.0246cP，密度为ρf=0.98kg/m3，求最大流化速度。4鲜豌豆近似为球形，其直径为5mm，密度为1060kg/m3。拟于-20℃冷气流中进行流化冷冻。豆床在流化前的床层高度为0.3m，空隙率为0.4.冷冻进行时，空气速度等于临界速度的1.6倍。试大体估计：①流化床的临界流化速度和操作速度；②通过床层的压力降；③试估算冷气流与颗粒表面之间的传热膜系数。已知-20℃空气的导热系数为2.36×10-2W/m·K5试近似计算某一压送式气力输送面粉设备的风机所需的功率。设备生产能力为每小时输送面粉20吨。面粉颗粒的平均粒径为0.18mm。已知从加料器到卸料器整个输送管线长度为30m（垂直的10m，水平的20m），中间有两只90°弯管。估计卸料器、排气管以及装置终点布袋过滤器的压力损失约为1.55kN/m2，同时估计从风机到加料器的压力损失约为1.04kN/m2。假设系统空气的平均密度为1.23kg/m3。第六章传热学一、名词解释1对流传热2自然对流3强制对流4热辐射5黑体二、填空1常用的列管换热器的温度补偿方式有（）、（）和（）等。2强化传热的途径主要有（）、（）和（）等3热传导是借助于（）来进行热量的传递的。热传导主要发生在（）或（）中。4热量的传递是由于（）而引起的。根据传热原理，传热有（）、（）和（）三种方式。5在对流传热中，雷诺准数等于（），它表示（）。6在对流传热中，努塞尔准数等于（），它表示（）。7影响对流传热的因素主要有（）、（）、（）和（）等。8用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案I是令冷却水终温为30℃，方案II是令冷却水终温为35℃，则用水量W1（）W2，所需传热面积A1（）A2（大于、小于、等于）。9冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为15℃，出口温度为53℃，冷热水的流量相同，则热损失占传热量的（）％（冷热水物性数据视为相同）三、选择1在与等温面垂直的方向上，()A.温度梯度最大B.温度梯度较小C.没有温度梯度2液体的沸腾传热应控制在()区,以获得较大的传热膜系数.A.核状沸腾;B.膜状沸腾;C.自然对流3在相同传热面积条件下,逆流操作时所需加热剂用量较并流操作().A.多;B.少;C.相同4间壁式换热器任一侧流体的对流换热过程中,热阻主要集中在().A.间壁本身;B.层流底层;C.湍流主体5已知圆筒壁(外半径为r3)上两层保温材料的温度分布曲线如图示:A层的导热系数()B层的导热系数；应将()放在层保温效果好。(A,B两层厚度相等)。A.等于B.大于C.小于D.A层四、简答1简述影响对流传热系数的因素。2举例说明板式换热器在食品中的应用。3根据传热速率方程简述影响间壁式换热器的因素。4举例说明套管式换热器在食品中的应用。5简述套式换热器的特点及其应用。五、计算1某平壁厚度b=0.37m，表面温度t1=1650℃，外表面温度t2=300℃，平壁材料热导率λ=0.815+0.00076t，W/(m2·℃)。若将热导率分别按常量（取平均热导率）和变量计算，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。2用平板法测定材料的热导率。平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷却水通过夹层将热量移走。所加热量由加至电热器的电压和电流算出，平板两侧的表面温度用热电偶测得（见附表）。已知材料的导热面积为0.02m2，其厚度为0.01m，测得的数据如下，试求：（1）材料的平均热导率；设该材料的热导率为，试求和a'。电热器材料表面温度/℃电压/V电流/A高温侧低温侧1402.83001001142.28200503某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其热导率分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、热导率为0.06W/(m2·℃)的保温材料。操作稳定后，又测得炉表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的热导率不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？4红砖平壁墙，厚度为500mm，一侧温度为200℃，另一侧为30℃。设红砖的平均热导率取0.57W/(m2·℃)，试求：（1）单位时间、单位面积导过的热量；（2）距离高温侧350mm处的温度。5某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次彻成。耐火砖：热导率=1.05W/（m2·℃）；厚度b1=0.23m；绝热砖：热导率=0.151W/（m2·℃）每块厚度b2=0.23m；普通砖：热导率=0.93W/（m2·℃）每块厚度b3=0.24m；若已知耐火砖侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为940℃，而绝热砖与普通砖接触处的温度不得超过138℃，试问：（1）绝热层需几块绝热砖？（2）此时普通砖外侧温度为多少？6在外径为140mm的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t的关系为λ=0.1+0.0002t（t的单位为℃，λ的单位为W/（m2·℃））。若要求每米管长的热损失Q/L不大于450W/m，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。7φ60mm×3mm铝合金管（热导率按钢管选取），外包一层厚30mm石棉后，又包一层30mm软木。石棉和软木的热导率分别为0.16W/（m2·℃）和0.04W/（m2·℃）。又已知管壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长所损失的冷量。若将两保温材料互换，互换后假设石棉外侧的温度仍为10℃不变，则此时每米管长上损失的冷量为多少？8空心球半径为r1、温度为ti，外半径为r0、温度为t0，且ti＞t0，球壁的热导率为λ。试推导空心球壁的导热关系式。9在预热器将压强为101.3kPa的空气从10℃加热到50℃。预热器由一束长度为1.5m，直径为φ86mm×1.5mm的错列直立钢管所组成。空气在管外垂直流过，沿流动方向共有15行，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm。空气通过管间最狭处的流速为8m/s。管有饱和蒸气冷凝。试求管壁对空气的平均对流传热系数。10在长为3m，径为53mm的管加热香蕉浆。香蕉浆的质量流速为172kg/（s·m2）。若香蕉浆在定性温度下的物性数据如下：Pa·S；w/m·K；kJ/（kg·℃）。试求香蕉浆对管壁的对流传热系数。11有一列管式换热器，由38根φ25mm×2.5mm的无缝钢管组成。果汁在管流动，由20℃被加热至80℃，果汁的流量为8.32kg/s。外壳入水蒸气进行加热。试求管壁对果汁的传热系数。当果汁的流量提高一倍时，传热系数有何变化。12热空气在冷却管管外流过，2=90W/(m2·℃)，冷却水在管流过，1=1000W/（m2·℃）。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40W/（m2·℃）。试求：①总传热系数Ko；②管外对流传热系数2增加一倍，总传热系数有何变化？③管对流传热系数1增加一倍，总传热系数有何变化？13有一套管换热器，管为φ25mm×1mm，外管为φ38mm×1.5mm。冷水在环隙流过，用以冷却管中的高温气体，水的流速为0.3m/s，水的入口温度为20℃，出口温度为40℃。试求环隙水的对流传热系数。14有一不锈钢制造的套管换热器，管直径为φ89mm×3.5mm，流量为2000kg/h的糖浆在管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。糖浆的对流传热系数h=230W/（m2·K），水的对流传热系数c=290W/（m2·K）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。22某无相变的流体，通过径为50mm的圆形直管时的对流传热系数为120W/(m2·℃)，流体的Re=2×104。假如改用周长与圆管相等，高与宽之比等于1∶2的矩形管，而流体的流速增加0.5倍，试问对流传热系数有何变化？15某食品厂用冷水冷却奶油。冷却器为φ14mm×8mm钢管组成的排管，水平浸于一很大的冷水槽中，冷水由槽下部进入，上部溢出，通过槽的流速很小。设冷水的平均温度为42.5℃，钢管外壁温度为56℃，试求冷水的对流传热系数。16室有二根表面温度相同的蒸气管，由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的（Gr·Pr）=108。两水平管单位时间、单位面积的热损失的比值为多少？17饱和温度为100℃的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管坚直放置，管外壁的温度维持96℃，试求每小时冷凝的蒸气量。若将管子水平放，冷凝的蒸气量又为多少？18有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数1=50W/（m2·K）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数2=2000W/（m2·K），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t'2和T'2，忽略流体物性参数随温度的变化；②传热速率Q'比原来增加了多少？19在一传热面积为15.8m2的逆流套管换热器中，用热油加热冷水。热油的流量为2.85kg/s，进口温度为110℃；水的流量为0.667kg/s，进口温度为35℃。热油和水的平均比热容分别为1.9kJ/(kg·℃)及4.18kJ/(kg·℃)。换热器的总传热系数为320W/(m2·℃)试求水的出口温度及传热量。20求直径d=70mm、长L=3m的钢管（其表面温度t1=227℃）的辐射热损失。假定此管被置于：（1）很大的红砖里，砖壁温度t2=27℃；（2）截面为0.3m×0.3m的砖槽里，t2=27℃，两端面的辐射损失可以忽略不计。21用175℃的热油将300kg/h的果汁由25℃加热至90℃，已知热油的比热容为2.61kJ/（kg·℃），其流量为360kg/h，今有以下两个换热器，传热面积为0.8m2。换热器1：K1=625W/(m2·℃)，单壳程双管程。换热器2：K2=500W/(m2·℃)，单壳程单管程。为满足所需的传热量应选用那一个换热器。22在一套管换热器中，用冷却水将1.25kg/s的蔗糖溶液由350K冷却至300K，冷却水在φ25mm×2.5mm的管中流动，其进出口温度分别为290K和320K。已知水和蔗糖溶液的对流传热系数分别为0.85kW/(m2·℃)和2.7kW/(m2·℃)，又两侧污垢热阻忽略不计，试求所需的管长和冷却水消耗量。23在一列管换热器中，用初温为30℃的水将橘汁由120℃冷却到70℃，已知橘汁和水的流量分别为1×104（kg/h）和1.4×104（kg/h）。比热容分别为0.52（kcal/kg·℃）和0.46（kcal/kg·℃），传热系数K=100（kcal/m2·h·℃）试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。24在并流换热器中，用水冷却奶油。水的进出口温度分别为15℃和40℃，奶油的进出口温度分别为120℃和100℃。现因生产任务要求奶油的出口温度降至80℃，设奶油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m，试求将此换热器的管长增至多少米才能满足要求？设换热器的热损失可忽略。25一传热面积为15m2的列管换热器，壳程用110℃饱和水蒸气将管程某溶液由20℃加热至80℃，溶液的处理量为2.5×104kg/h，比热容为4kJ/（kg·℃），试求此操作条件下的总传热系数。又该换热器使用一年后，由于污垢热阻增加，溶液出口温度降至72℃，若要出口温度仍为80℃，加热蒸气温度至少要多高？26用20.26kPa（表压）的饱和水蒸气将20℃的水预热至80℃，水在列管换热器管程以0.6m/s的流速流过，管子的尺寸为φ25mm×2.5mm。水蒸气冷凝的对流传热系数为104W/(m2·℃)，水侧污垢热阻为6×10-4(m2·℃)/W，蒸气侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求：（1）此换热器的总传热系数；（2）设备操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，出口温度只能升至70℃，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。27今欲于下列换热器中，将某种溶液从20℃加热到50℃。加热剂进口温度为100℃，出口温度为60℃。试求各种情况下的平均温度差。（1）单壳程，双管程（2）双壳程，四管程28有一单壳程双管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸气加热，干空气以12m/s的流速在管流过，管径为φ38mm×2.5mm，总管数为200根，已知总传热系数为150W/（m2·℃），空气进口温度为26℃，要求空气出口温度为86℃，试求：（1）该换热器的管长应多少？（2）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而将管径增大为φ54×2mm，总管数减少20%，此时的出口温度为多少？（不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失）。第七章　制冷与食品冷冻一、名词解释1制冷2单位制冷量3制冷剂4制冷剂循环量5制冷系数6干耗二、填空1()是可以冻结成冰晶的水分，而()与固形物结合在一起，冷冻时很难冻结成冰晶。2食品冷冻分为()和()两种形式。其中()可使食品长期贮藏。3水冻结成冰的一般过程是()，而后由于体系达到了热力学的()条件，水将在冻结温度下形成冰晶体。4根据对冷冻介质与食品接触的基本方式，冷冻过程包含()和()两个过程。5食品经冻结后再解冻，其组织中的冰晶体将融化成水，它不易()，这部分水将()。食品组织中水分重新分配的量越多，则()。三、简答1常用的制冷方式有哪些？各有什么特点？2简述逆卡诺循环。3简述冻结过程中食品温度的分布特点。4简述水与食品的冻结过程。5分析冻结对食品品质的影响。6分析比较食品冻结的方法。7举例说明常见食品的冻结设备四、计算1已知一食品的含水率为78%，冻结后固体成分和冰的质量分数为0.22、0.65，其密度分别为1010、920，试估算该食品冻结后热导率、比热容和热扩散率的值。2已知某食品含水82%，初始冻结点为－1.2℃，冻结完成时温度为－10℃，试估算该食品中未冻结水分的质量分数。3某球状食品的直径为0.05m，密度为1030kg/m3，水分质量分数为0.68。现需在隧道式送风冻结器中经－23℃的冷空气冻结，食品开始冻结时的温度已经被冷却至冻结点－1.8℃，食品的融化热为220kJ/kg，冻结后食品的热导率为1.08W/(m·K)，冻结时对流传热系数为65W/(m2·K)。试分别计算将该食品冻结至平均温度达－12℃时和中心温度达－6℃时的冷冻时间。4　含水75%，长、宽、厚分别为1m、0.5m、0.3m的牛肉块状食品在冷冻器中被－30℃的冷空气冻结。表面对流传热系数为40W/(m2·K)，牛肉初始温度为－1.8℃，牛肉冻结后的热导率为1.5W/(m·K)，密度980kg/m3，计算将牛肉冻结到－10℃时所需时间。5　5cm厚的牛肉胴体在－30℃的冷冻间里被冻结。产品含水73%，密度970，冻牛肉热导率为1.1W/(m·K)，初始冻结点为－1.75℃，冻结前后的焓差为250kJ/kg，表面传热系数为50W/(m2·K)，试用Plank方程式估计其冻结时间。6　某冷冻食品加工厂需在16h冻结10t猪肉半胴体。猪肉水分质量分数w=0.72，初始冻结点温度Tf=－1.9℃，现要求在－28℃的冷风冻结装置中冻结，试计算猪肉胴体从初始温度为5℃开始，降温至其中心温度为－10℃时所需的制冷量(kW)。第八章蒸发一、名词解释1蒸发2多效蒸发3蒸发操作的有效温差二、填空1一定压强下，溶液的沸点较纯水()，两者沸点之差，称为溶液的()。2浓缩是()和()均匀混合液的部分分离过程。3要维持连续的蒸发过程，一方面要不断地()；另一方面还要不断地()。4蒸发过程中温差损失主要由()、()和()引起。5多效蒸发要求后效（）和（）小于前效的。6欲提高蒸发器的生产强度，必须设法提高其（）和（）。7影响液柱沸点升高的因素主要有（）和（）。8由于（）和（），所以实际每蒸发1kg水要消耗1kg以上的蒸气。9常用的多效蒸发流程有（）加料、（）加料、（）加料和（）加料。10在并流加料的多效蒸发中，蒸发室压强逐效（），沸点逐效（），前效进入后效时（），浓度（），传热系数（）。三、简答1试推导单效蒸发加热蒸气耗量的表达试。2多效蒸发的温差分配的实质是什么？通常应考虑哪些原则？3设计并绘出牛奶浓缩系统的流程和主要设备，并说明其特点和工作原理。四、计算1在一薄膜蒸发器中，将含有12%(质量分数，下同)蕃茄汁的浓缩到25%，蕃茄汁最高允许温度为57℃，这也就是浓缩液的温度。料液在38℃进入蒸发器，加热用的是172.4kPa的饱和蒸气。总传热系数为3407W/(cm2·℃)，传热面积为4.6m2，估计原料液比热容为3.98kJ/(kg·℃)，忽略沸点升高。计算蕃茄汁进入蒸发器的进料速度。2在单效真空蒸发器中，将流率为10000kg/h的某水溶液从10%浓缩到50%。原料液温度为31℃，估计沸点升高为7℃，蒸发室的绝对压强为20kPa，加热蒸气的绝对压强为200kPa(绝压)，冷凝水出口温度为79℃。已知总传热系数为1000W/(m2·℃)，热损失可忽略。试估算加热蒸气耗量和蒸发器的传热面积。3在单效蒸发器将某种无机盐水溶液从4%浓缩为16%。原料液处理量为2500kg/h、温度为20℃。加热蒸气的绝对压强为200kpa，T=120℃，汽化热r=2205kJ/kg，二次蒸气绝对压强为15kpa，温度T'=53.5℃，汽化热r'=2370kJ/kg，基于传热外表面积的总传热系数为1200w/(m2·℃)，由于溶液蒸气压下降及液层静压效应而引起的温度差损失之和(△'+△")=7℃，冷凝液在饱和温度下排出，水的比热容cpw=4.18kJ/(kg·℃)。忽略热损失和稀释热效应，求：(1)加热蒸气消耗量D；(2)蒸发器传热面积S。4在单效蒸发中，每小时将2000kg的某水溶液从10%连续浓缩到30%(均为质量百分比)。蒸发操作的平均压强为0.4kgf/cm2，相应的溶液沸点为80℃，加热蒸气绝对压强为2.0kgf/cm2，原料液的比热容为3.77kJ/(kg·℃)，蒸发器的热损失为12000W。假设溶液的稀释热可以忽略，试求：(1)蒸发量；(2)原料液温度为30℃时的加热蒸气耗量。T=74.3℃，r=2313.9kJ/kg，T=120℃，r=2205.2kJ/kg。5一个连续操作的单效蒸发，用来浓缩9072kg/h的盐溶液，料液的浓度为1%(质量)，温度为37.8℃，浓缩液出口浓度为1.5%(质量)，蒸发室压力为101.3kPa，加热蒸气是143.3kPa下的饱和蒸气。总传热系数为1704W/(m2·℃)。计算二次蒸气流量、浓缩液量以及所需的传热面积。假设溶液的沸点和水相同。忽略热损失。6在单效蒸发器中，将15%的某水溶液连续浓缩至25%。原料液流量为20000kg/h，温度为75℃。蒸发操作的平均压力为50kPa，溶液的沸点为87.5℃，加热蒸气的绝对压力为200kPa。若蒸发器的总传热系数为1000W/(m2·℃)，热损失为蒸发器传热量的5%，试求蒸发器的传热面积和蒸气耗量。设溶液的平均比热容为4.2kJ/kg·℃。7在单效蒸发器中，将1300kg/h的某水溶液从10%浓缩到35%，原料液温度为50℃，比热容为3.15kJ/(kg·℃)。蒸发室的平均操作压强为15kPa，加热蒸气压强为120kPa(绝压)，流率为1000kg/h。试估算该蒸发器的总传热系数。已知蒸发器的总传热面积为10m2，热损失可忽略。8使用双效并流循环蒸发器，每小时将流量为10000kg、浓度为10%的黄瓜汁浓缩到50%。原料液于第一效溶液沸点129.6℃下进入蒸发系统。第一效加热蒸气的绝对压强为500kPa，冷凝器中的绝对压强为20kPa。各效的总传热系数分别为1200W/(m2·K)、700W/(m2·K)。原料液的比热容为3.64kJ/(kg·℃)。估计加热管液面高度为1.5m。各效溶液的密度分别为1100kg/m3、1280kg/m3。各效冷凝液在蒸气饱和温度下排出。试计算蒸发量、各效蒸发量、加热蒸气消耗量及换热面积。第九章传质原理与吸收一、名词解释1吸收2对流传质3扩散系数4液膜控制5分子扩散6涡流扩散二、填空1若溶质在气相中的分压大于其()，就会发生()过程。2某气体用水吸收时，在一定浓度围，其气-液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用（）常数表示，而操作线的斜率可用（）表示。3对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数（），相平衡常数m（），溶解度系数H（）。（增加、减少、不变）。4由于吸收过程气相中的溶质分压总（）液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的（）。增加吸收剂用量，操作线的斜率（），则操作线向（）平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y-ye）（）。5在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将（），操作线将（）平衡线。6用Δp为推动力的气膜传质速率方程有两种，以传质分系数表达的传质速率方程为（），以总传质系数表达的传质速率方程为（）。7某炉气含SO28.1％（体积分数），在一条件下测得与其成平衡的溶液浓度为0.003（摩尔分数），则其相平衡常数值为（）。三、选择1采用填料塔进行气体吸收，当操作线和平衡线相交(或相切)时，()。A.塔底吸收液浓度最高；B.吸收剂用量最少；C.吸收速率最高2若气相溶质分压大于其液相平衡分压,就会发生()过程。A.吸收；B.解吸；C.平衡3总压不太高时，一定温度下气、液两相的平衡关系服从()。A.Raoult；B.Henry；C.Fick4()是等分子反向扩散过程.A.吸收；B.精馏；C.干燥5根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（）。、A.两相界面存在的阻力；B.气液两相主体中的扩散的阻力；C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力四、简答1根据双膜理论推导总吸收速率方程式，并讨论其使用围。2根据Fick定律，简述传质速率与哪些因素有关。3简述相平衡与吸收过程的关系。4写出并流接触时吸收踏操作线方程，并在Y-X图上画出相应的操作线。5推导吸收操作线方程。6双膜理论的基本论点是什么?对实际生产具有何指导意义?五、计算1浓度为0.02(摩尔分数)的稀氨水在20℃时氨平衡分压为1．666kPa，氨水上方的总压强为常压，在此浓度下相平衡关系服从享利定律，氨水的密度可近似取为1000kg/m3，试求亨利系数E、H和m的数值。2含氨9%（摩尔分数）的空气-氨混合气与5%（摩尔分数）的稀氨水充分接触，在操作条件下平衡关系为y=0.97x。试问当上述两相接触时发生吸收还是解吸？气、液相浓度各自最大限度是多少？3常压下，30℃条件下，于填料塔中用清水逆流吸收空气-SO2。已知入塔混合气中含SO2为5%（体积分数），出塔气中SO2为0.2%（体积分数）；出塔吸收液中每100g含SO2为0.356g。若操作条件下气-液相平衡为y=47.87x，试求塔底和塔顶处的吸收推动力，分别以△y、△x、△p和△c表示。425℃及1atm下，含CO220％(体积分数，下同)、空气80％的气体1Nm3与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触，进行传质。问CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压各为多少?若上述过程在5atm下进行，求其结果。5一浅盘盛有2mm厚的水层，在25℃的恒温下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气层，此层外空气中的水蒸气分压为0.98kPa。扩散系数为2.65*10-5m2/s，大气压强为101.33kPa，求蒸干水层所需时间。6一填料塔中用水吸收氨-空气混合气中的低浓度氨。采用ф50×50×4.5(mm)瓷拉西环填料，不规则堆放，比表面积为93m2/m3，空隙串为0.8，操作压力为101.3kPa，温度为10℃。混合气的空塔流速为0.5m/s，密度为1.25kg/m3，黏度近似地空气黏度。氨在黏度中的扩散系数为0.155cm2/s。求气相吸收分系数ky。7在压力为100kN/m2、温度为30℃下，用水吸收氨的平衡关系符合亨利定律。亨利常数＝134kN/m2。在稳定操作条件下，吸收设备中某一位置上的气相浓度为y＝0.1（摩尔分数），液相浓度为z＝0.05（摩尔分数）。以△y为推动力的气相传质系数ky＝3.84×10-4kmo1/m2·s，以△x为推动力的液相传质系数kx＝1.02×10-2kmo1/m2·s。试问：(1)以△y为推动力的气相总传质系数Ky为多少？(2)此种吸收是液膜控制还是气膜控制?为什么？(3)该位置上气液界面处的气、液两相浓度为多少？8在吸收塔用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃、压强101.3kPa。稳定操作状况下，塔某截面上的气相中甲醇分压为5.07kPa，液相中甲醇浓度为2mol/m3。甲醇在水中的溶解度系数H=1.955kmol/(m3·kPa）。液膜吸收分系数kL=2.08×105m/s，气膜吸收分系数kG=1.55×10-5kmol/(m2·s·kPa)。试计算该截面上的吸收速率。9若吸收过程为低组成气体吸收，试推导：10已知,相平衡关系为，试证明：和11试证明低浓度逆流吸收系统，若气-液平衡关系在操作围为一直线，以下关系成立：式中S--吸收因数，，下标1和2分别表示塔底和塔顶。12填料塔逆流吸收操作过程中，若相平衡关系符合Henry定律，试推导：13一吸收塔于常压下操作．用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为5000标准m3/h，氨的浓度为10g/标准m3，要求氨的回收率不低于99％：水的用量为最小用量的1.5倍，焦炉气入塔温度为30℃，空塔气速为1.1m/s：操作条件下的平衡关系为y＝1.2X，气相体积吸收总系数为Kya＝0.0611kmol／(m3·s)。试分别用对数平均推动力法及数学分析法求气相总传质单元数，再求所需的填料层高度。14在逆流操作的吸收塔中，于101.3kPa、25℃下用清水吸收混合气中的H2S，将其浓度由2%降至0.1%（体积分数）。该系统符合亨利定律，亨利系数为5.52×104kPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口液相组成x1。又若压强改为1013kPa而其他条件不变，再求L/V及x1。15常压下，用清水逆流吸收氨-空气混合气中的氨，已知填料层高度为6m，入塔混合气中含氨0.03（摩尔分数，下同），出塔气中含氨0.003，出塔溶液中氨的浓度为饱和浓度的80%，操作条件下的平衡关系为y=1.2x，试求：（1）实际操作液气比与最小液气比的比值；（2）传质单元数；（3）若将出塔气中的摩尔分数降为0.002，其他操作条件不变，该塔是否合用？吸收过程的设计型计算16流率为0.4kmol/(s·m2)的空气混合气中含氨体积分数为2％，拟用逆流吸收以回收其中95％的氨。塔顶淋入摩尔分数为0.0004的稀氨水溶液，设计采用的液气比为最小液气比的1.5倍，操作围物系服从亨利定律y=1.2x，所用填料的总传质系数Kya＝0.052kmo1/(s·m2)。试求：(1)液体在塔底的感尔分数x1(2)全塔的平均推动力△ym。(3)所需塔高17某吸收塔用25mm×25mm的瓷环作填料．充填高度5m，塔径1m．用清水逆流吸收流量为2250m3/h的混合气。混合气中含有丙酮体积分数为5％，塔顶逸出废