食品工程原理第五讲

复习题：1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。

2 何为绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？3 何为不可压缩流体和可压缩流体？4 写出流体静力学基本方程式，说明该式应用条件。

5 简述静力学方程式的应用。

6 说明流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。

7 何为稳定流动和不稳定流动？8 写出连续性方程式，说明其物理意义及应用。

9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式，说明各项单位及物理意义。

10应用伯努利方程可以解决哪些问题？11应用伯努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。

13写出牛顿粘性定律，说明式中各项的意义和单位。

14何为牛顿型流体和非牛顿型流体？15 Re的物理意义是什么？如何计算？16流体的流动类型有哪几种？如何判断？17简述离心泵的工作原理及主要部件。

18气缚现象和汽蚀现象有何区别？19什么叫汽蚀现象？如何防止发生汽蚀现象？20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？21何为管路特性曲线？何为工作点？22离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？23离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点？24何为允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵的安装高度？25扬程和升扬高度是否相同？26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因（有哪几种损失）27比较往复泵和离心泵，各有何特点？28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？30何为均相物系？何为非均相物系？31 影响沉降速度的因素有哪些？各自含义是什么？32简述板框压滤机的工作过程。

33过滤有几种方式？34离心沉降与重力沉降相比，有什么特点？35什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？36旋风分离器的工作原理？37 沉降室（降尘室）的工作原理。

38传热的基本方式有几种？39什么是热传导、对流传热和热辐射？分别举出2-3个实例。

单元操作：包含在不同食品加工工艺中的同一类基本工序称为单元操作。

静压强：单位流体面积上所受的垂直压力，称为流体的静压强。

流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量称为流量。

过滤：过滤是使流体通过过滤介质分离固体颗粒的一种单元操作。

沉降分离：在外力场作用下，利用非均相物系分散相和连续相的密度差，使两相发生相对运动而实现混合物分离的操作称为沉降分离。

传热：是指两个物体之间或同一物体的两个不同部位之间由于温度不同而引起的热量移动。

蒸馏：蒸馏是利用组分挥发度的不同将液体混合物分离成较纯组分的单元操作。

理论板：理论板是指离开塔板的蒸气和液体呈平衡的塔板。

恒摩尔：是指易挥发组分与难挥发组分的摩尔气化潜热相等，其他热效应则可忽略不计或相互抵消，这样液体汽化和气体冷凝所需的热量刚好相互补偿，使得流经每一块塔板的气液两相摩尔流率保持不变。

吸收：用适当的液体和混合气体接触，使混合气体中的一个或几个组分溶解于液体，从而实现混合气体组分的分离，这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。

分子蒸馏：是一种在高真空状态下进行分离操作的非平衡蒸馏过程。

反应型催化精馏：是以反应为主、精馏为辅的过程。

冷冻浓缩：是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理来实现分离的方法。

电渗析：电渗析是指在直流电场作用下，溶液中的荷电离子选择性的定向迁移，透过离子交换膜并得以去除的一种膜分离技术。

课程的研究方法：实验研究方法（经验法）、数学模型法（半经验半理论法）。

离心泵的优点：结构简单，操作容易，便于调节和自控；流量均匀，效率较高；流量和压头的实用范围较广；适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。

基本部件：旋转的叶轮和固定的泵壳。

过滤的程序：过滤阶段，采用恒速、恒压或先恒速后恒压方式；滤饼洗涤，除去或回收滤液；滤饼干燥，去除颗粒中的液体；卸除滤饼，可以间歇操作，也可连续操作。

提高流化质量的措施：分布板应有足够阻力；在流化床的不同高度上设置若干层水平挡板、挡钢或垂直管束等内部构件；采用小粒径、宽度分布的颗粒。

《食品工程原理》教学大纲一、本课程的教学目标和任务本课程为食品专业的必修专业基础课。

课程内容主要包括动量传递、热量传递和质量传递的三大传递理论及其在食品工程中的应用，即研究食品工程单元操作的基本原理与应用。

动量传递内容包括流体力学和流体输送机械（泵与风机）的选用、颗粒与流体间的相对运动；热量传递内容包括传热学和蒸发操作等；质量传递内容包括传质过程、吸收与蒸馏、吸附与离子交换，浸出与萃取等单元操作；此外还包括热、质同时传递的过程，如食品的干燥等。

食品工程原理是一门主要研究食品加工过程的技术原理与工程实现的应用基础课程，与机械工程、化学工程等学科的有关课程密切相关，其基础涉及数学、物理、力学、热力学、传热学和传质学等。

本课程以单元操作为主线，研究食品加工过程的有关理论与工程方法，为食品科学与工程及相近专业的学生和工程技术人员学习研究提供参考。

二、本课程的教学要求食品工程原理是食品科学与工程及其相近专业的一门十分重要的专业基础课程，在创新人才培养中具有举足轻重的地位。

由于课程涉及的知识面宽，对理论分析、设计计算、实验探索、工程经验的贯通融合和创新应用方面要求很高。

学习中要注重逐步树立学生的工程观念，从先进实用、安全可靠、经济方便、节能减排等方面认真掌握单元操作和工程系统集成方面的知识。

1．注重培养学生的工程设计和应用的能力。

食品加工工艺千变万化，其实现的途径又可以多种多样，所以要树立学生的工程观念，能够根据生产工艺要求和物料特性，合理地选择单元操作及相应的设备，完成过程分析、设计计算，努力使系统集成达到最优化。

2.注重培养学生的数据攫取能力。

食品工程原理学科研究的历史短，基础数据十分缺乏。

如何通过网络或资料查取有参考价值的数据，或者通过实验测取、生产现场查定相关数据、是进行良好的食品工程设计的重要前提。

3.注重培养学生的实验能力。

学习实验设计、单元操作实验、数据处理、误差分析方法，提高学生的动手能力和实验技能。

《食品工程原理》课程教学大纲课程名称：食品工程原理课程类别：专业基础课适用专业：食品质量与安全考核方式：考试总学时、学分： 64 学时、4 学分其中实验学时： 0 学时一、课程的性质、目的和任务《食品工程原理》是食品质量与安全专业的一门专业基础课，主要研究食品加工过程中各单元操作的基本原理、主要设备构造和设计计算等内容，是进行食品机械、食品工艺与设备、食品工厂设计等后续课程实施的基础。

本课程的目的是通过系统学习食品加工过程中的工程概念和各单元操作原理，使学生了解食品加工过程中单元操作的基本概念，掌握典型单元操作的基本原理和理论知识，为学习食品机械设备、食品工艺学及食品工厂设计等课程奠定工程技术理论基础。

课程的任务是研究和介绍食品工业生产中传递过程与主要单元操作的基本原理、它们的内在规律、常用设备及过程计算方法，使学生掌握常用的工程方法，具备运用工程方法解决生产实际问题的能力；掌握传递过程及单元操作的基本原理，学会运用其基本理论进行过程的物料衡算、能量衡算和设备选型配套设计计算等工程问题。

二、课程教学要求1.专业知识目标1.1 掌握食品加工过程中有关流体流动及输送机械、机械分离、传热、蒸发、制冷、蒸馏、干燥、结晶与膜分离等常见单元操作的概念、基本理论和基本规律，理解典型设备的工作原理、结构、主要性能参数及选型；1.2 掌握动量传递、热量传递和质量传递的基本原理，运用这些理论并结合所学的物理、化学、数学和物理化学等基础知识，研究食品加工过程中各种单元操作的内在规律和基本原理，能够根据生产上的具体要求对各单元操作进行初步的工艺计算和优化调节；1.3 了解简化模型法、当量法、因次分析法等工程上解决复杂问题的分析方法，正确查阅工程手册、国内外文献获取设计参数或者通过实验测取、生产现场查定相关数据，掌握食品加工过程中各种单元操作的物料和能量衡算计算方法，并能进行过程的选择、设备工艺尺寸的计算及设备的选型计算；1.4 了解食品加工过程中各单元操作典型设备的工作原理、影响因素、常见故障，理解控制传递速率的变化规律，并能够结合生产实际初步分析强化或者削弱过程传递的途径，提出消除故障或改进过程及设备的途径。

食工原理复习资料单元操作：不同食品的生产过程使用各种物理加工过程，根据物理加工过程的各种操纵原理，可以归结为数个广泛的基本过程，这些基本过程称为单元操作。

特点：若干个单元操作串联起来组成的一个工艺过程称为物理性操作。

同一食品生产过程中可能会包含多个相同的单元操作。

单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进行该操作的设备也可通用。

三传理论：单元操作按其理论基础可分为三类：流体流动过程，传热过程，传质过程，以上三个过程包含三个理论，称为三传理论。

（动量传递，热量传递，质量传递）。

物料衡算：根据质量守恒定律，以生产过程中或生产单元为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。

第一章 流体流动与输送设备流体：具有流动性的物体。

如气体，液体。

特征：具有流动性；抗剪和抗张能力很小；无固定形状，随容器形状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。

密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度。

),(T p f =ρ压力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，又称为压力。

在静止流体中，作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。

压力的单位：（1） 按压力的定义，其单位为N/m 2，或Pa ；（2） 以流体柱高度表示，如用米水柱或毫米汞柱等。

标准大气压的换算关系:1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O压力的表示方法:表压 = 绝对压力 － 大气压力；真空度 = 大气压力 － 绝对压力 静力学基本方程：压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 能量形式 g z p g z p 2211+=+ρρ适用条件：在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体。

（1）在重力场中，静止流体内部任一点的静压力与该点所在的垂直位置及流体的密度有关，而与该点所在的水平位置及容器的形状无关。

（2）在静止的、连续的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。

液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。