食品工程原理练习题参考答案.docx

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食品工程原理练习题参考答案

《食品工程原理》练习题提示

第一章流体流动

一、填空题

1、50.44mmHg（真空度）；149.8mmHg（表压）。

2、时间，流动系统内无质量积累，ρ1u1A1=ρ2u2A2。

3、1.6×10-4m3/s

4、总机械能，沿程阻力，局部阻力。

5、泵的特性曲线，管路特性曲线，工作点。

6、扬程，流量，转速。

7、管路特性曲线，效率点。

8、吸上真空度法，汽蚀余量法。

9、泵的特性曲线，管路特性曲线，最高效率点。

10．1/16，1/32，流体有粘性。

11．圆管内湍流和层流的差别是：

流　　型

层　　流

湍　　流

本质区别

无脉动

有脉动　

Re范围

Re<2000或2300

Re>4000

u/umax

1／2

（满足1／7次方律）0.817

λ与Re关系

λ＝64／Re

高度湍流

λ与Re无关

一般湍流

λ随Re增大而减小

λ与Δ／d关系

无关

λ随Δ／d增大而增大

12、

13、扬程增大倍数为1倍，1.2倍。

14、用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。

15、计量泵、齿轮泵、螺杆泵。

16、在叶轮入口处由离心力所产生的真空度不够大,不足以吸上液体；泵内灌液。

17、叶轮入口处的压力等于液体的饱和蒸汽压，使液体发生部分汽化。

18、减小吸入管路的阻力；增大供液池上方压力。

19、旁路调节、改变活塞冲程、活塞往复次数。

20、泵内灌液；关闭出口阀；出口阀。

21、一次方；二次方。

22、静压头。

23、点速度，平均速度。

二、选择题

1、D；2、C

3、某设备进出口的压力分别为220mmHg（真空度）及1.6kgf/cm2（表压），若当地大气压为760mmHg，则该设备进出口压力差为（c）

C、1.86×105Pa

4、关于流体流动的连续方程式：

A1u1ρ1=A2u2ρ2，下列说法正确的是（A）

A、它只适用于管内流体的稳定流动

B、它只适用于不可压缩理想流体

C、它只适用于管内流体的不稳定流动

D、它是流体流动的普遍性方程，可适用于一切流体流动

5、B；6、D；7、A；8、D；9、B；10、C；11、D；12、C；13、D；14、D；15．Ｄ。

三、问答题

1．回答文氏管的工作原理和应用。

（P46）

四、计算题

1、解：

根据题意，设贮槽液面为1-1`面，管出口截面为2-2`面，列柏努方程：

Z1+++H=Z2+++

2、解：

选择泵排出口液面为1-1`面及出口管液面为2-2`面，

由1-1`面2-2`面列柏努利方程：

gZ1+++We=gZ2+++

因为u1=u2=0，

，代入数字可得

3、解：

根据题意，设高位槽液面为1-1`面，管出口截面为2-2`面，列柏努利方程：

Z1++=Z2+++

4（P78习题1）、解：

根据题意，由柏努利方程，得：

又代入上式

5（P79习题11）、解：

如图，由1-1`和2-2`列柏努利方程：

Z1+++H=Z2+++

又因为Z2-Z1=2，P1=P2，u1=0

又

代入数字可得结果为364.4（J/㎏）

所以H=2+

6、解：

列泵进口和出口间的能量方程

Z1+++H=Z2+++

Z2-Z1=0.7m,u1=u2,p1=-140mmHg,p2=1.9atm,≈0

则

第二章传热

一、填空题

1、；2、热传导，牛顿冷却，无因次准数；3、对流传热，热传导；4、传热系数，传热面积，传热温差（对数平均温差）。

二、选择题

1、D；2、D；3、D；4、A；5、D；6、A；7、C；8、A；

3、在传热计算中常用以下三个公式：

（1）Q=WCpΔT,

（2）Q=KSΔT，（3）Q=SΔT，关于式中三个ΔT的含意，下述说法正确的是（D）。

A、

（1）

（2）中ΔT都表示同一流体进出口温差，（3）中ΔT表示两流体平均温差；

B、

（1）（3）中ΔT都表示同一流体进出口温差，

（2）中ΔT表示两流体平均温度；

C、

（2）（3）中ΔT都表示同一流体进出口温差，

（1）中ΔT表示两流体平均温差；

D、

（1）中ΔT表示同一流体进出口温差，

（2）中ΔT都表示两流体平均温差，（3）中表示一流体与壁温之差。

三、问答题

1、如何强化传热？

由传热速率方程式展开（传热系数，传热面积，传热温差）

四、计算题

1、解：

2、解

（1）冷却水用量

所以Gc=1400（Kg/h）

（2）

又

故代入数字可求得L=2.316

3、解：

因为所以

4、解：

（2）

5、解：

总热阻为：

6、解：

（1）

（2）换热管根数为n，长度为L，所以管内液体总流量=各管内液体流量之和（根）故取31根。

又

所以取2m

7、解：

（1）因为

因为所以

（2）因为

所以：

解得：

Gc=2.245（Kg/s）

假设水溶液出口温度刚好为300C,则苯的出口温度设为T

所以:

所以:

解得:

T=-20（0C）<100C,不可能。

（因为苯的极限温度降到与水的进口温度10℃相等）

所以原换热器不能保证水溶液出口温度不低于300C。

也可以认为苯的温度达到了10℃，计算一下水的温度是多少？

（水的温度是24℃，小于30℃，所以，不可能。

）

第三章非均相物系的分离

一、填空题

1、气体非均相，气体处理量，分离效率，压强降；2、颗粒直径，流体粘性，两相密度差；3、，滤饼和介质阻力，滤饼可压缩性；4、重力，离心，沉降时间小于停留时间；5、滤饼和过滤介质，滤饼阻力，过滤介质阻力；

6、提示

二、选择题

1、A；2、A；3、B；4、B；5、D；6、B；7、C；8、D；9、C；9、C；10、A。

三、问答题

1．答：

能求得：

，即t/q与q线为一直线。

所以根据不同时间t下的q（即V/A）可得t/q随q的变化关系，由所给数据描点作出t/q与q的直线，其斜率为1/k，截距为2qe/k。

2．回答离心机的工作原理和影响分离能力的因素。

（分沉降式、过滤式、分离式离心机）

3．证明题：

因为直径为dp的粉粒刚好完全除去，必须满足t停=t沉

又因为t停=t沉=因为=

所以B=

四、计算题

1、解：

2、解：

假设该沉降属层流，则沉降速度

ut=

校核Rep：

Rep=

所以假设正确，则该颗粒自由沉降速度为0.07041m/s

第四章蒸发、结晶、冷冻浓缩

一、填空题

1、蒸发器的传热温差，由于溶液的沸点升高而引起，由于液层静压效应而引起；由蒸汽流动中所产生的能量损失而引起；2、低于低共熔点，冷冻浓缩；

3蒸发过程中所产生的蒸汽，单效蒸发，多效蒸发；4、50。

3Kg/h；

5、蒸发器、冷凝器和真空泵等设备；

6、主要由加热室和分离室两部分组成。

二、选择题

1、A；2、B；3、C；4、C；5、D；6、B；

5、关于蒸发器的温差损失，下列说法不恰当的是（D）

A、蒸发器的总温差与有效温差的差值。

B、料液沸腾温度与冷凝温度的差值。

C、蒸发器的总温差与其传热温差的差值。

D、上述三种说法都（不）正确。

三、问答题

1、并、逆流蒸发流程的特点。

（见P727）

四、计算题

1、单效蒸发计算

第五章干燥

一、填空题

1、载热体，相对湿度而作为载湿体；2、中间加热空气干燥，废气循环空气干燥过程；3、即恒速段和降速段，临界点。

4、属于传热传质，其推动力是温度梯度和湿度梯度；5、表面汽化，内部扩散。

二、选择题

1、C；2、D；3、B；4、B；5、B；6、B

三、问答题

1．答：

（1）由t和在焓湿图上直接找出一交点，该点即为状态点A

（2）由tas线与=1交于一点，再由该点作等焓线的平行线，此线与t线交点即为状态点A如图。

2．答：

能。

具体的确定必须熟悉焓湿图，两个独立的参数可确定一个状态点。

四、计算题

1、解:

（1）

（2）

所以湿空气用量L`=L+LX1=1943×（1+0.008）=1959（Kg/h）

（3）G2=G1-W=1000-81.6=918.4（Kg/h）

或

2、解：

（1）

（2）某乳品厂用压力喷雾法生产奶粉，

3、（t0=200C,φ0=0.4。

t2=370C,φ2=0.70）同6题

4、解：

（1）

（2）

或者：

（3）

5、解：

（1）

（2）

6、解：

（Kg水/Kg干空气）

=3.613×10-2（Kg水/Kg干空气）

7、解：

（1）

=117.64（Kg/Kg）

又

解得:

（Kg水/Kg干空气）

（2）

8、解

（1）由题意：

（1）

（2）

（3）

9、解：

（1）B—C为等焓过程

所以，又因为

（A到B为等湿含量预热过程）

则代入数字可得：

t2=50℃

（2）

第六章吸收蒸馏和萃取

一、填空题

1、0.2，0.25；2、离开该塔板的汽液两相互成平衡；3、操作线，平衡线，最小液气比；

4、在一定温度下，溶液上方的蒸汽中任一组分的分压等于此纯组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以它在溶液中的摩尔分率；5、分子扩散，有效层流膜层；6、xD=0.929;xF=0.5345;R=2.61；7、进料板，精馏段，提馏段；8、溶质气体在溶液中溶解度的不同，亨利定律；9、传质，平衡分离，非平衡分离；10、恒摩尔流，恒摩尔溢流，恒摩尔汽化。

二、选择题

1、B；2、B；3、A；4、A；5、A；6、D；7、C；8、C；9、B；10、C；11、A；12、A；13、B；14、15、C；16、A；18、B；19、C。

三、问答题

1．答案要点：

吸收剂用量对吸收过程有着重要影响，操作线的斜率L/V（即液气比）取决于吸收剂用量的多少，吸收剂用量越大，则L/V越大，操作线远离平衡线方向，吸收推动力越大，反之吸收推动力越小，吸收操作越困难。

当吸收剂用量减小到使操作线与平衡线相交或相切时，此时，吸收剂用量为最小，但是若吸收剂用量大了，对有用溶质A来说，其排出液浓度则很小。

2．答案要点：

（1）逆流时，

因为

（2）并流时，

（3）因为气体吸收率相同，并流操作最小液气比远大于逆流操作最小液气比。

3．答案要点：

回流比R增大，产品产量小，质量稳定，所需理论塔板数减少，操作费用增加，当R，即全回流量，不出产品，所需理论塔板数为最少即Nmin；回流比R减小，产品产量大，质量不稳，N上升，操作费用下降，N，R不为最小值Rmin，如图：

最小回流比时，精馏段操作线与q线交于点e，此时精馏段操作线斜率为：

4．答案要点：

首先由点（）开始在平衡线与精馏段操作线间作直角梯级，当与平衡线交点跨过（）点后，改在平衡线与提馏段操作线间作直角梯级，直到与平衡线交点跨过（）点时为止，若直角梯级数为n，则理论塔板数为（n-1）块，精馏段为（）点以内直角梯级数，其余为提馏段塔板数，如图则理论塔板数为5，其中精馏段为2块，提馏段为3块。

四、计算题

1、解：

（2）

2、解：

又V惰=V混（1-y1）=5000/22.4×（1-0.0132）=220（Kmol/h）.

3、解：

4、釜液含正戊烷不高于0.03，

解：

从而D=2.422（kmol/h）

W=3.797（kmol/h）

5、解：

（1）V=D+L所以D=V-L=850-670=180（Kmol/h）

（2）从而，F=789（kmol/h）

W=609（kmol/h）

（3）R=L/D=670/180=3.72

6、解（a）因为冷凝器为全凝器，

所以y1=xD