食品工程原理练习题.docx
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食品工程原理练习题
《食品工程原理》练习题
第一章流体流动
一、填空题
1、换算下列单位：
94600Pa（绝压）=mmHg（真空度）；121300Pa（绝压）=mmHg（表压）。
2、管内流体的稳定流动是指流体流过某一管截面处和流速、流量、压强等物理量均不随而变化，稳定流动的连续性方程的物理意义_________________________________.，连续性方程可表示为。
3、椰子油流过一内径为20mm的水平管子，其上安有一收缩管，将管径逐渐收缩至12mm，从未收缩段到收缩处间的压力差若为784.1Pa，则椰子油流量为m3/s（忽略阻力损失，椰子的比重为0.90）
4、理想流体流动时无摩擦消耗，所以流动过程中保持不变，实际流体因为有粘性，流动时就产生阻力称为摩擦损失，按照阻力的外因不同可分为
和。
5、液体输送系统是由泵和管路系统所组成的，选泵时其性能参数既要符合，又要满足，一张图上两线的交点称为泵的。
6、泵的主要性能参数是表示泵特性的指标，通常在泵的铭牌或样本中标明，这些参数包括、、、功率和效率。
7、对于特定条件的管路系统，选择适当的泵使恰好交于该泵最高
附近范围内，这是选泵的主要原则。
8、要使泵能安全可靠地运行，就必须正确选定泵的安装高度，其计算方法可通过
和两种方法。
9、同一张压头—流量座标图上，与两线的交点称为泵的工作点，选泵时使该点恰好交于泵的
附近范围内，这是选泵的主要原则。
10．圆形直管内，体积流量Q一定，设计时若将管内径增大一倍，则层流时摩擦阻力损失hf是原值的_____倍；高度湍流时，hf是原值的_____倍；流体在直管内流动造成阻力损失的根本原因_____________________。
11．圆管内湍流和层流的差别是：
流 型
层 流
湍 流
本质区别
Re范围
u/umax
（满足1／7次方律）
λ与Re关系
高度湍流
一般湍流
λ与Δ／d关系
12如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ的关系式为_______。
13、对某一离心泵，若输送的流体密度增大1.2倍，则在相同流量下，扬程增大倍数为倍，功率增大倍数为__________倍。
14、因次（量纲）分析法的目的在于_______。
A.得到各变量间的确切定量关系；B.用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；
C.得到各因次数群的确切定量关系；D.用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。
15、属于正位移泵型式的，除往复泵外，还有_________、_________等型式。
16、产生离心泵气缚现象的原因是__________________________________________。
避免产生气缚的方法有____________________________________________________。
17、造成离心泵汽蚀的原因是_____________________________________________。
18、增大离心泵允许安装高度的措施有__________________、_______________等。
19、往复泵的流量调节方法有___________________、____________________和_____________________、____________________。
20、启动离心泵前，应先______________________和__________________________。
启动往复泵前，必须检查___________________是否打开。
21、流体在水平等径直管中流动时，若流动处于层流区，则压强与速度________成正比；若流动处于高度湍流区，则压降与速度________成正比。
22、流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失，所损失的是机械能中的________项。
23、毕托管测量管道流体的________速度，孔板流量计测量管道中流体的________速度。
二、选择题
1、流量测定可以采用流量计直接测量，也可以先测量流速再乘以流动截面积而得。
下面几种流量测量装置中有一种不同于其他几种的是（）
A、转子流量计B、孔板流量计C、文丘里管D、毕托管
2、泵的扬程是泵的一个重要特性参数，关于扬程的叙述下列说法正确的是（）
A、泵的扬程就等于泵的升举高度
B、泵的扬程是泵升举高度的部分
C、泵的升举高度是泵扬程的一部分
D、上述说法都不正确
3、某设备进出口的压力分别为220mmHg（真空度）及（表压），若当地大气压为760mmHg，则该设备进出口压力差为（）
A、3.30×105PaB、4.62×104PaC、1.86×105PaD、9.78×104Pa
4、关于流体流动的连续方程式：
A1u1ρ1=A2u2ρ2，下列说法正确的是（）
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、稳定流动热力体系总能量方程式中属于流体机械能形式的能量有（）。
A、内能、位能、压力能B、位能、动能、压力能C、动能、压力能、摩擦损失D、位能、动能、功
6、泵的特性曲线是指（）
A、在一定的流量下，压头、功率、效率与转速之间的关系曲线
B、一定条件下，压头、功率、效率、流量与转速之间的关系曲线
C、在一定转速下，压头、功率、流量与效率之间的关系曲线
D、在一定转速下，压头、功率、效率与流量之间的关系曲线
7、牛奶以2.25l/s的流量流过内径为27mm的不锈钢管，牛奶的粘度为2.12CP，密度1.03g/cm3为，则该流体流动的形态为（）
A、湍流B、层流C、过滤流D、分子流
8、下列关于流体流动中边界层的叙述，错误的说法是（）
A、流体流动中，由于流体粘性作用而存在速度梯度的薄层称为边界层。
B、在边界层内，流体可能是层流，也可能是湍流，取决于雷诺数的数值。
C、在整个湍流边界层内，在表面区域附近内仍存在一层流内层。
D、在粘性影响下边界层厚度将随着远离进口而逐渐增大，而边界层内流速也将逐渐增大。
9、在泵的主要性能参数中，压头是指（）
A、泵的扬泵，在数值上等于泵的升举高度。
B、泵对单位重量（1N）液体所提供的能量，其单位为m。
C、在一定管路输送系统中所表现出来的位压头和静压头的提高。
D、泵在最高效率点时所提供的能量。
10、某设备进出口的压力分别为220mmHg（真空度）和1.6Kgf/cm2（表压）,若当地大气压为760mmHg,则该设备进出口压力差为（）
A、4.62×104PaB、3.30×105PaC、1.86×105PaD、9.78×104Pa
11、一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处压力（真空度）逐渐降低为零，出口处压力也逐渐降低为零，此离心泵完全打不上水。
发生故障的原因是（）
A、忘记灌水B、吸入管路堵塞C、压出管路堵塞D、吸入管路漏气
12、如图示，空气以相同的流速分别通过水平放置和垂直放置的两根等径直管。
已知d1=d2，LAB=LCD，U型压差指示液相同，则（）
A、ΔPAB=ΔPCDB、ΔPAB>ΔPCDC、hfAB=hfCDD、R1>R2
13、离心通风机的全风压等于（）
A、静风压加通风机出口的动压B、离心通风机出口与进口间的压差
C、离心通风机出口的压力D、动风压加静风压
2、流体流量测量可以采用流量计直接测量，也可以先测量流速，再乘以流动截面积而得，下面几种流量测量装置属于后者的是（）
A、转子流量计B、孔板流量计C、文丘里管D、毕托管
3．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
三、问答题
1．回答文氏管的工作原理和应用。
四、计算题
1、如图所示，有一输水系统，输水管管径φ57×3.5mm，已知
（全部能量损耗）为4.5m液柱，贮槽水面压强为100KPa（绝），水管出口处压强为220KPa，水管出口处距贮槽底20m，贮槽内水深2m，水泵每小时送水13m3，求输水泵所需的外加压头。
2、将葡萄酒从贮槽通过内径50mm的光滑铜管泵送到白兰地蒸馏锅，管路全长为60m，其间有3只900弯头，1只截止阀调节流量。
贮槽内液面高于地面3米，管子进蒸馏锅处的高度为6m，所用的离心泵直接安装在靠近贮槽，而流量则由靠近蒸馏锅的调节阀来控制，若葡萄酒流量为114L/min，试估算泵排出口的压力。
设贮槽和蒸馏锅内均为大气压，已知在上述流量下，经过阀门后的压力为0.86Kg/cm2，葡萄酒的比重为0.985，粘度为1.5Cp（局部阻力系数分别为：
截止阀为9.5，900弯头为0.15
3、如图所示高位槽水面距出水管的垂直距离保持5m不变，所用管路为φ114×4mm的钢管，若管路压力损失为（1+
U2）m水柱，问该高位槽每小时送水量多少？
若要使水的流量增加30%，应将水箱升高多少？
4（P78习题1）、椰子油流过一内径为20mm的水平管子，其上安有一收缩管，将管径逐渐收缩至12mm，如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为
。
试估算椰子油的流量。
（设椰子油比重为0.92，不考虑阻力损失）
5（P79习题11）、将温度为263K的冷冻盐水（25%CaCl2溶液，相对密度即比重为1.24，粘度为0.007Pa.S）从敞口贮槽送入冷却设备，已知贮槽盐水液面低于管路出口2m，整个输送管路由50m,规格为φ33.5×3.25的有缝钢管组成，其中有6个标准弯头，1个截止阀，2个闸门阀，均为全开，如果要求流量为6m3/h，试求所需泵的扬程。
局部阻力系数弯头设为ζ1=1.1，截止阀为ζ2=6.4，闸门阀ζ3=0.17,钢管粗糙度ε=0.0002m并且冷却设备通大气，且当
Re=1.39×104,ε/d=0.0066时,λ=0.036
Re=1.39×104,ε/d=0.0074时,λ=0.039
Re=1.13×104,ε/d=0.0066时,λ=0.042
Re=1.13×104,ε/d=0.0074时,λ=0.044
6、输送流量12m3/h的水泵，泵出口处压力表读数1.9atm，泵入口处真空表读数140mmHg，轴功率1.20KW，电动机转数2900转/分，真空表与压力表距离0.7m，出口管与入口管直径相同。
求泵的压头H与效率？
第二章传热
一、填空题
1、冷热两种流体，隔管壁进行传热，热流体进出口温度为T1、T2；冷流体进出口温度为t1、t2。
若为逆流操作，则对数平均温差为。
2、在稳定的对流换热时，理论上传热速率可按层流内层内的来计算，但实际上是通过定律来处理，并经实验再分析整理成方程来解决复杂的传热膜系数。
3、间壁式传热是食品工业上应用最广泛的传热方式之一，这种传热的机理实质上是两侧的机理和间壁的机理的综合。
4、从传热速率方程可以看出，强化传热过程可采取的途径有增大，增大和提高。
二、选择题
1、对于间壁式稳定换热的有关问题，可通过传热基本方程Q=KSΔTm解决，式中ΔTm值应为（）
A、冷流体进出口温差B、热流体进出口温差
C、冷热流体平均温度D、冷热流体平均温差
2、有关稳定传热与不稳定传热，下述说法错误的是（）
A、在稳定温度场中的传热称为稳定传热，否则为不稳定传热
B、稳定传热时物体内任一点的温度将不随时间而变化
C、稳定传热时传热速率不随传热面而发生变化
D、稳定传热时其局部点温度随时间而发生变化，但不随位置不同而不同。
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（）
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）（3）中ΔT都表示两流体平均温差；
4、有一列管式换热器，冷流体走管内被管间的热流体由423K加热到488K，热流体由723K降至673K，则两种流体换热过程传热温差为（）
A、逆流时较大B、顺流时较大C、逆流顺流时相等D、不能确定
5、关于对流换热，下述说法不正确的是（ ）
A、对流换热是依靠流体质点位移所产生的热对流和分子运动所产生的热传导所进行的热交换。
B、对流换热按产生流体质点运动的原因可分为自然对流和强制对流。
C、湍流时传热的关键在层流内层中，此层内热阻远大于湍流核心
D、湍流时传热的关键在层流内层中，湍流核心不发生传热。
6、在描述换热过程的几个常用准数中，含有传热膜系数
，表示流体边界的放热情况的准数被称为（）
A、努塞尔特准数B、雷诺准数不清C、普兰特准数D、格拉晓夫准数
7、下列措施中能强化传热的是（）
A、以较小设备取代大设备B、一定条件下以顺流方法代替逆流
C、经常清洗管壁D、减少流体湍动程度
8、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是（）
A、表面光滑，颜色较浅B、表面光滑，颜色较深
C、表面粗糙，颜色较浅D、表面粗糙，颜色较深
三、问答题
1、如何强化传热？
四、计算题
1、P181习题21（假设为逆流操作，水的比热为Cp=4.187KJ/Kg.K）
2、在套管换热器中用冷水将1000C的热水冷却到600C，
热水流量为3500Kg/h，冷水走管内，温度从200C升至300C，已知基于内管外表面积的总传热系数K0为2320W/m2.0C，内管直径为φ180×10mm，忽略热损失，且近似认为冷水与热水的比热相等，均为4.187KJ/Kg.0C。
试求：
（1）冷却水用量；
（2）两流体作逆流时的平均温差和所需管长度。
3、某生产车间用一台列管式换热器冷却某高温气体，冷却水流量
进口温度为283K，出口温度为303K，高温气体进口温度为353K，出口温度为323K。
若水的比热为
，换热器总传热系数为
，求所需传热面积（假设为逆流）。
4、某酒精厂糖化锅每小时处理糖化醪液1300Kg/h，糖化醪液温度为640C，要求冷却到280C才进入发酵，测得糖化醪液密度为1060Kg/m3，用地下水作冷却剂，冷水进口温度为50C，经喷淋冷却后升温至320C，已知糖化醪液比热为3.55KJ/Kg.0C，取传热系数K为1256KJ/m2.h.0C，试求：
（1）喷淋冷却器作为热交换器时，传热面积应为多少？
（2）若用Ф57×3.5钢管制作喷淋冷却器时管长应为多少米？
（假设冷水与热醪之间流动为逆流）
5、牛奶在φ32×3.5mm的不锈钢管中流过，管外用蒸汽加热，管内牛奶的对流传热膜系数为500W/m2.k，管外蒸汽对管壁的对流传热膜系数为2000W/m2.k，不锈钢的导热系数为17.5W/m.k。
试求总热阻和传热系数K。
6、在单程列管换热器中用1200C的饱和蒸汽加热管内的有机液体。
管内液体流速为0.5m/s,总流量为1500Kg/h，温度由200C升到500C,其比热1.76KJ/Kg.0C，密度为858Kg/m3,测得:
有机液的对流传热系数为790W/m2.0C，蒸汽冷凝传热系数为1×104W/m2.0C,换热管的直径为φ25×2.5mm,管壁导热系数为45W/m2.0C。
忽略污垢热阻及热损失,试求
（1）总传热系数K0;
（2）换热管的根数及长度。
7、采用传热面积为4.48m2单程管壳式换热器，进行溶剂和某水溶液间的换热。
流量为3600Kg/h，比热为1.88KJ/Kg.0C的苯，800C冷却至300C，水溶液由200C被加热到300C。
忽略热损失。
（设流体流动为逆流，Cp水=4.187KJ/Kg.0C）。
试求：
（1）传热系数K。
（2）因前工段的生产情况有变动，水溶液进口温度降到100C，但由于工艺的需要，出口温度不能低于300C，若两流体的流量及苯的进口温度不变，原换热器能否保证水溶液的出口温度不低于300C？
两种情况下两流体的特性常数可视为不变。
第三章非均相物系的分离
一、填空题
1、旋风分离器是用于混合物分离的典型设备，如奶粉、蛋粉等干制品加工后期的分离，其主要性能参数为、
和。
2、多数沉降过程是在层流区内进行的，根据层流区域内的斯托克斯定律，影响沉降速度的主要因素有 、和。
3、过滤操作基本计算的依据主要是过滤基本方程,即。
在实际运用时还必须考虑三种情况，即的相对大小,的相对大小和恒速过滤或恒压过滤。
4、沉降分离方法主要有、和电沉降，非均相混合物在沉降分离设备内能分离出来的条件为。
5、过滤推动力应是由所组成的过滤层两侧的压力差，而过滤阻力相应包括和。
6、某降尘室高4m，宽3m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。
矿尘密度为4300千克每立方米，其形状近于圆球，操作条件下气体流量为1800立方米每小时，气体密度为0.9千克每立方米，粘度为0.03mPa·s。
则理论上能除去矿尘颗粒的最小直径为_______μｍ
二、选择题
1、某球形颗粒在粘度为1.86×10-5Pa.S的大气中自由沉降，已知颗粒直径为40µm，密度为2600Kg/m3，沉降速度为0.12m/s，则该颗粒沉降属（）（设大气密度ρ=1.165Kg/m3）
A、层流区B、过渡流区C、湍流区D、无法确定
2、若固体颗粒密度为2600Kg/m3，大气压强为0.1Mpa，温度为300C，（此状况下空气密度ρ=1.165Kg/m3粘度为µ=1.86×10-5Pa.S）,则直径为40µm的球形颗粒在该大气中的自由沉降速度为（）
A、0.12m/sB、1.63m/sC、1.24m/sD、2.12m/s
3、过滤过程的计算主要是通过过滤基本方程进行的，方程式中几个表示体系特征的过滤常数则需通过实验首先确定，这几个过滤常数为（）
A、K、S、Ve（Vd）、ΔPB、K、S、Ve（Vd）、te（td）
C、K、S、Ve（Vd）、rD、K、Ve（Vd）、ΔP、r
4、利用过滤基本方程计算过滤速度必须考虑滤饼的可压缩性，所谓不可压缩滤饼，下列说法错误的是（）。
A、不可压缩滤饼中流动阻力不受两侧压力差的影响。
B、其中的流动阻力受固体颗粒沉积速度的影响。
C、一定体积滤饼内的流动阻力不受压力差和沉积速率的影响。
D、压力差变化时滤饼性质及厚度保持不变。
5、恒压过滤方程式是基于（）推导出来的
A、滤液在介质中呈湍流流动B、滤液在介质中呈层流流动
C、滤液在滤渣中呈湍流流动D、滤液在滤渣中呈层流流动
6、降尘室的生产能力是由（）决定的（底面积一定时）。
A、降尘室的高度和长度B、降尘室的高度C、降尘室的长度D、降尘室的底面积
7、已知旋风分离器旋转半径为rm=0.5m，气体切向进口速度为ut=20m/s，那么该分离器的离心沉降速度与重力沉降速度之比为（）
A、20/gB、20/0.5C、81.55D、20.39
8、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择有关的是（）
A、普兰特准数B、传热单元数NTUC、离心分离因数Kc
D、过滤常数K
9、某板框过滤机，在恒定的操作压差下过滤某种水悬浮液，经两小时后，滤渣刚好充满滤框得滤液15m3，则第一小时可得滤液为（）
（忽略介质阻力）
A、7.5m3B、10m3C、
m3D、缺少条件无法计算
9、板框压滤机洗涤速率为恒压过滤最终速率的1/4，这一规律只有在_______时才成立。
Ａ、过滤时的压差与洗涤时的压差相同；
Ｂ、滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；
Ｃ、过滤压差与洗涤压差相同且滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；
Ｄ、过滤压差与洗涤压差相同，滤液的粘度与洗涤液的粘度相同，且过滤面积与洗涤面积相同。
10、恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加_______。
Ａ、11.8%； Ｂ、9.54%; Ｃ、20%; Ｄ、44%
三、问答题
1．加压叶滤机过滤面积为4.5m2，在0.2MPa（表压）下用某种料浆进行恒压过滤实验，测得以下数据，
过滤时间t/min
5
10
15
20
25
30
滤液量V/L
450
800
1050
1250
1430
1580
试问根据以上数据能否求得过滤常数K和qe（qd）？
若能求得请简要回答如何求，不能求得请说明理由
2．回答离心机的工作原理和影响分离能力的因素。
3．某工厂需设计选用一旋风分离器（标准式），若旋风分离器模型参数为N，用于分离空气中的速溶咖啡粉，其密度为
，直径为
的粉粒要求完全除去，并且测得其径向沉降速度为
（
为入口气速，
为空气粘度，r为颗粒在器内的平均旋转半径）。
试证明所需旋风分离器的入口宽度B为：
B=
四、计算题
1、过滤一种固体颗粒体积分数为0.1的悬浮液，滤饼含水的体积分数为0.5，颗粒不可压缩，经实验测定滤饼比阻为1.3×1011m-2，水的粘度为1.0×10-3Pa.s，在压强差恒为9.81×104Pa的条件下过滤，假设滤布阻力可忽略，求每M2过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。
2、求直径为30μm的球形颗粒，在300C，1大气压下空气是的自由沉降速度ut。
已知：
固体颗粒密度ρS=2670Kg/m3；300C，1大气压下空气物性粘度μ=1.86×10-5Pa.S，密度ρ=1.165Kg/m3
第四章蒸发、结晶、冷冻浓缩
一、填空题
1、蒸发操作中，有效温差是指，引起蒸发器的温差损失的原因主要有
（1）
（2）（3）。
2、当溶液中的含溶质浓度低于浓度时，过饱和溶液冷却的结果表现为溶剂成晶体析出，此即 操作原理。
3、二次蒸发即，根据其是否用来作为另一蒸发器的加热蒸汽，蒸发过程可分为和。
4、番茄汁在单效薄膜式蒸发器中从固体含量12%浓缩至28%，若处理量为88Kg/h，则蕃茄汁在浓缩过程中蒸发的水分量为Kg/h。
5、单效真空蒸发装置系统主要包括、
和等设备。
6、蒸发目前仍是食品工业应用最广泛的浓缩方法，其典型设备蒸发器主要由和两部分组成。
二、选择题
1、一般评价蒸发过程时，除了考虑必须满足工艺要求外，还主要涉及两个技术经济指标，即（）
A、能耗和生产强度B、生产能力和生产强度
C、能耗和单位蒸汽消耗量D、能耗和蒸发面积
2、当溶液中溶质浓度超过低共熔浓度时，过饱和溶液冷却的结果表现为溶质转化成晶体析出，此即（）操作原理。
A、蒸发B、结晶C、冷冻浓缩D、平衡浓缩
3、主要操作条件相同时，单效蒸发与多效蒸发比较，下述说法正确的是（）
A、单效蒸发的传热量小于多效蒸发的总传热量
B、多效蒸发比单效蒸发能提高生产能力
C、完成同一蒸发量任务，n效蒸发加热蒸汽消耗量仅为单效者的n分之一
D、上述都不正确
4、某单效蒸发器中，采用连续操作，每小时将2000Kg的某种水溶液从质量分数0.10浓缩到0.30，则水分蒸发量为（）
A、400Kg/hB、600Kg/hC、1
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