食品工程期末试题.docx

1、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

2、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

3、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 K03 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：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 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

4、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 13560 kg/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 50 kPa （表压）

5、。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 960 kg/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 33.5nnK 3.25mm ,外管为 6mm B. C. =. 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

6、. 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21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

7、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。

8、(1)计算总摩擦损失；(2)计算泵所作的的功； 3.泵的有效功率。34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

9、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.1/42对于可压缩性滤饼 ,其压缩系数为 ( ) 。A.s=0 ； B.s13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

10、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/

11、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1.81 xiO-5Pa& 水的黏度为1.5氷0-3Pa& 2 某悬浮液中固相密度为 2930kg/m 3，其湿饼密度为 1930kg/m 3，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

12、。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/4 o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1.81

13、Xl0-5pa?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 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

14、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 C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 3

15、0C,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

16、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=300

17、C，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_at)，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1402.83001001142.28200503

18、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 100m m,其热导率分别为0.9W/ ( m-C)及0.7W/ (mC)。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为 700C，外表面温度为130 C。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/(m 2 C )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90 C。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 500m m，侧温度为200 C，另一侧为 30 C。设红砖的平均热导率取 0.57W/(m2 C )，试求：(1)单

19、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 .=1.05 W/ ( m2 C)；厚度 b1=0.23m；绝热砖：热导率，2=0.151 W/ ( m2 C)每块厚度b2=0.23m ;普通砖：热导率，3=0.93 W/ (m2 C)每块厚度b3=0.24m ;若已知耐火砖内侧温度为 1000 C，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

20、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/ ( m2 C) )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$ 60mnrK 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 C )和0.04W/ (m2C)。又已知管内壁温度为-110 C,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

21、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$ 86mmc 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

22、：=890 105PaS； ，=0.692 w/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$ 25mmx 2.5mm的无缝钢管组成。果汁在管内流动，由20 C 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。212热空气在冷却管管外流过， 2=90W/(m C )，冷却水在管内流过，2 21=1000W/ ( m C)。冷却管外径 do=16mm ,壁厚 b=1.5mm ,管壁的 z=40W/ (m C)。试求：1总传热系数Ko；

23、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$ 25mnK 1mm ,外管为$ 38mnK 1.5mm。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$ 89mmx 3.5mm ,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/(m2 K),水的对流传热系数 c=290W/ ( m2 K )。忽略污垢热阻。试求：冷却水消耗量；并流和逆流操作时所需传热面积；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