食品工程期末试题.docx
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食品工程期末试题
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（），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.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（）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15.5103Pa,设备安装地的大气压强为90.8K03Pa,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：
乙=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。
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。
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13560kg/m3，温度为20C，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50kPa（表压）。
试确定水圭寸管至少应插入水面
下的最小深度h。
7贮油槽中盛有密度为960kg/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内管的果汁，已知内管为①33.5nnK3.25mm,
外管为①6mm<3.5mm的焊接钢管。
果汁密度为1060kg/m3，流量为6000kg/h;加热媒质为115C的饱和水蒸气在外环隙间流动，其密度为0.9635kk/m3，流量为120kg/h。
求果汁和
饱和水蒸气的平均流速。
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0.1m，流速为0.5m/s，其压强所产
生的水柱高为1m;截面2处的管内径为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？
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1.5m/s的速
度流动。
设料液在管内压头损失为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?
习题10附图习题11附图
1220C下水在50mm内径的直管中以3.6m/s的流速流动，试判断其流动类型。
1337C下血液的运动黏度是水的5倍。
现欲用水在内径为1cm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5，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①114X4m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刀hf=5J/kg,
当地大气压强为1.0133XI05Pa。
求该泵吸入口处的真空度。
50黏度0-3Pas,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Ehf=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930kg/m3、黏度为4黏度mPas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①89X3.5mm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0.2X05Pa的密闭高位槽
（见右图），溶液密度为1150kg/m3、黏度为1.2X0-3Pas。
管子直径为①108X4m、直管长
100m（不包括进口和出口的阻力），直管阻力系数为其间垂直距离为20m。
泵的效率为65%。
。
试从功率
度为70m、各种管件的当量长度之和为
0.026。
输送量为50m3/h，两槽液面恒定,角度考虑核算该泵能否完成任务。
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
1030kg/m3,黏度为1.2X0-3Pas,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①57mnX3mm
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1X105Pa。
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，
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（Z=6.）,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
、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
.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（）。
.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泵的内部损失主要由（
），（
）和（
）引起。
、选择
1
（）。
B.最大流量时的扬程D.效率最高时的扬程
泵出口处的压力表也
离心泵铭牌上标明的扬程是指A.功率最大时的扬程C.泵的最大扬程
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，
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..正位移泵的流量与（）有关。
A.泵的转速与结构B.管路阻力C.泵的压头
5离心泵的压头、流量均与流体的（）无关。
A.黏度B黏度密度C.温度
6液体的黏性随温度升高而（），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
7余隙系数越大，压缩比越大，则容积系数（）。
A.越小B.越大C.不变
8正位移泵的压头与（）有关。
A.泵的转速B.管路阻力C.流量
四、简答
1离心泵发生气蚀现象的原因是什么？
危害是什么？
应如何防止？
2根据离心泵的特性曲线图说明用其出口阀门调节管路流量的原理。
3简述实际流体柏努利方程的物理意义。
4简述离心泵的结构和工作原理。
5简述用旁路阀调节往复泵流量的原理。
五、计算
2
1已知离心泵吸入管内径为100mm，吸入管路总压头损失为12u/2g（u为吸管内水的流速，m/s）,泵入口处真空表读数为45.33kPa。
试求吸水管内的流量（m3/h）。
已知水的密度为103m3/kg。
2用泵将密度为1.15g/cm3的盐水，以0.0056m3/min的流量由一敞口大原料贮槽送敞口高
位槽中，管道出口比原料贮槽的液面高23m，吸入管内径为90mm，泵出口管内径为52.5mm。
假如管路系统的摩擦损失为53.8J/kg，泵的效率为70%，试计算泵的扬程和功率。
3用泵将82.2C的热水以0.379m3/min的流量从一出口贮槽中吸上来，泵的入口管为内径
50.8mm,长6.1m的40号钢管，有三个弯头。
水从泵中流出来后经过一长61m,内径50.8mm
的带两个弯头的管段后再排到大气中，排出口比贮槽的液面高6.1m。
（1）计算总摩擦损失；
（2）计算泵所作的的功；3.泵的有效功率。
3
4用泵降体积流量为0.5m/h的水以0.1m/s的速度从10m下的加热罐中抽至水龙头处。
假如罐的压力保持在600kPa的表压下，试求泵的能量。
忽略管道阻力。
第三章非均相物系的分离
一、名词解释
1非均相物系
2临界粒径
3重力沉降
4离心沉降
5沉降速度
6过滤速率
二、填空
1滤饼过滤有（）和（）两种典型的操作方式。
在实际操作中常用（）的操
作方式。
2沉降室应做成（）形或在室内设置（）。
3沉降室的生产能力与（）和（）有关。
4除尘系统可以由（）、（）和（）组成。
5在除尘系统中,含尘气体可先在（）中除去较大尘粒,然后在（）中除去大部
分尘粒。
6过滤有（）和（）两种基本方式。
7板框过滤机的工作过程主要有（）,（）和（）等。
8滤饼过滤开始后会迅速发生（）现象。
在滤饼过滤中，真正起过滤作用的是（）。
9滤饼阻力的大小主要取决于（过滤介质）及其（）。
10非均相物系的分离遵循（）的基本规律。
三、选择
1在相同条件下,板框过滤机的洗涤速率为终了过滤速率的（）。
A.1/2；B.1/3；C.1/4
2对于可压缩性滤饼,其压缩系数为（）。
A.s=0；B.s<1；C.s>1
3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d9o卩m密度p为3000kg/m3的固体颗粒分别在20C的空气和水中的自由沉降速度。
已知20C时空气的密度为1.205kg/m3,黏度为1.81xiO-5Pa&水的黏度为1.5氷0-3Pa&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=5.15X10-6m2/So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/4o含尘气体在进入排气管以前在分离器内旋转的圈数为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20C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10艸的尘粒，试求所需净化面积为多大？
若
沉降室低面的宽为2m,长5m,室内需要设多少块隔板？
已知20C时，空气黏度为1.81Xl0-5pa?
s5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20.02225m,n=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100C冷却到40C，冷却水初温为15C,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30C,方案II是令冷却水终
温为35C,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90C，出口温度为50C,冷水进口温度
为15C，出口温度为53C，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（）放在内层保温效果好。
（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，内表面温度ti=1650C,外表面温度t2=300C，平壁材料热导率；=0.815+0.00076t,W/（m2-C）。
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-;
（1）设该材料的热导率为％二爲仆_a't），试求.0和a'。
电热器
材料表面温度/C
电压N
电流/A
高温侧
低温侧
140
2.8
300
100
114
2.28
200
50
3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-C）及0.7W/（m・C）。
待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700C，外
表面温度为130C。
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/（m2C）的保温材料。
操作稳定后，又测得炉内表面温度为740C，外表面温
度为90C。
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，—侧温度为200C，另一侧为30C。
设红砖的平均热导率
取0.57W/（m2C），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/（m2C）；
厚度b1=0.23m；
绝热砖：
热导率，2=0.151W/（m2C）
每块厚度b2=0.23m;
普通砖：
热导率，3=0.93W/（m2C）
每块厚度b3=0.24m;
若已知耐火砖内侧温度为1000C，耐火砖与绝热砖接触处温度为940C，而绝热砖与普
通砖接触处的温度不得超过138C，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390C,保温层外表面温度不大于40C。
保温材料的入与t的关系为A=0.1+0.0002t（t的单位为C,入的单位为W/（m2C））o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。
7$60mnrK3mm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/（m2C）和0.04W/（m2C）。
又已知管内壁温度
为-110C,软木外侧温度为10C,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10C不变，则此时每米管长上损失的冷量为多少？
8空心球内半径为n、温度为ti,外半径为心、温度为t°,且ti>t°,球壁的热导率为入试
推导空心球壁的导热关系式。
9在预热器内将压强为101.3kPa的空气从10C加热到50C。
预热器由一束长度为1.5m，直径为$86mmc1.5mm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。
管内有饱和蒸气冷凝。
试求管壁对空气的平均对流传热系数。
10在长为3m,内径为53mm的管内加热香蕉浆。
香蕉浆的质量流速为172kg/（sm2）。
若
香蕉浆在定性温度下的物性数据如下：
」=890105PaS；，=0.692w/mK；Cp=3.865kJ/（kg：
C）。
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$25mmx2.5mm的无缝钢管组成。
果汁在管内流动，由20C被加热至80C,果汁的流量为8.32kg/so外壳中通入水蒸气进行加热。
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。
2
12热空气在冷却管管外流过，2=90W/（mC），冷却水在管内流过，
22
1=1000W/（mC）。
冷却管外径do=16mm,壁厚b=1.5mm,管壁的z=40W/（mC）。
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管内对流传热系数1增加一倍，总传热系数有何变化？
13有一套管换热器，内管为$25mnK1mm,外管为$38mnK1.5mm。
冷水在环隙内流过，用以冷却内管中的高温气体，水的流速为0.3m/s,水的入口温度为20C，出口温度为40Co
试求环隙内水的对流传热系数。
14有一不锈钢制造的套管换热器，内管直径为$89mmx3.5mm,流量为2000kg/h的糖浆在内管中从80C冷却到50Co冷却水在环隙从15C升到35Co糖浆的对流传热系数h=230W/
（m2K）,水的对流传热系数c=290W/（m2K）。
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
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