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思考题与习题
绪论
一、填空
1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（ ）来确定最终的方案。
2 单元操作中常用的五个基本概念包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
3 奶粉的生产主要包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等单元操作。
二、简答
1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？
2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？
3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？
4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。
5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。
三、计算
1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。
2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。
3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。
4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。求蒸气消耗量。
5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。忽略CO2和水以外的任何组分。
6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。在发酵罐内，酵母以每2.9h增长一倍的生长速度稳定增长。从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。 最新精品文档，知识共享！！
11=++
DRA
或A+R+D=1
2λ
λλλE
ddEE
==
ΔΔ
→Δ0lim
λλ
dEE∫
=
0λ
125
1
−=−
Tck
ec
E
λλλ
c
1——常数，其值为3.743×10-10，W ·m2；
c
2——常数，其值为1.4387×10-2m·K。
黑体在不同温度、不同波长下的辐射能力是不相同的，其规
律如图所示。0.40.81.202.3264.6526.9789.30411.63
3000KE
bλ
×10-10,
W/m3
λ,μm4000K5000K6000K
图6-2 黑体单色辐射能力按波
长的分布规律
34
04
025
1
0)
100(
1T
CTd
ec
E
o
Tc==
−=∫∞−
σλλ
λ
σ
o —黑体的辐射常数,其值为5.67×10-8W/(m2·K4)；
C
o—黑体的辐射系数，其值为5.67W／(m2·K4)。
表明黑体的辐射能力仅与绝对温度的四次方成正比。
4
100⎟
⎠⎞
⎜
⎝⎛
=T
CE
式中C——灰体的辐射系数，W/(m2·K4)。
不同的物体辐射系数C值不相同，其值与物体的性质、表
面状况和温度等有关。
C值恒小于C
o，在0～5.67范围内变化。obCC
EE
==ε4
100⎟
⎠⎞
⎜
⎝⎛
==T
CEE
obεε
只要知道物体的黑度,便可由上式求得该物体的辐射能力。黑度
ε值取决于物体的性质、表面状况(如表面粗糙度和氧化程度),
一般由实验测定，其值在0~1范围内变化。常用工业材料的黑度
列于表中
温度℃黑度
红砖
耐火砖
钢板(氧化的)
钢板(磨光的)
铝(氧化的)
铝(磨光的)
铜(氧化的)
钢(磨光的)
铸铁(氧化的)
铸铁(磨光的)20
—
200~600
940~1100
200～600
225~575
200~600
—
200~600
330~9100.93
0.8~0.9
0.8
0.65~0.61
0.11~ 0.19
0.039~0.057
0.57~0.87
0.03
0.64~0.78
0.6~0.7ε
==AorE
AE
b
11
4对灰体:
011EAEQ−=
热交换达到平衡时T
1=T
2,Q=0
《食品工程原理》习题及答案
一、选择题
1. 下列哪个选项不是食品工程原理的基本组成部分？
A. 流体力学
B. 热力学
C. 生物学
D. 机械工程
答案：C
2. 在食品加工过程中，以下哪种单元操作主要用于分离固体和液体？
A. 过滤
B. 离心
C. 蒸发
D. 结晶
答案：A
3. 下列哪种食品加工过程属于热加工？ A. 冷冻
B. 真空包装
C. 灭菌
D. 真空干燥
答案：C
二、填空题
1. 食品工程原理中的“单元操作”是指______。
答案：在食品加工过程中，将原料或半成品转化为成品所采取的各个基本操作过程。
2. 在食品加工过程中，常用的传热方式有______、______和______。
答案：传导、对流、辐射
3. 热力学第一定律表明，能量不能被______，只能从一种形式转化为另一种形式。
答案：创造或消失
三、判断题
1. 食品加工过程中，所有单元操作都可以通过机械方法实现。（ ） 答案：错误。并非所有单元操作都可以通过机械方法实现，例如热加工、生物加工等。
2. 在食品加工过程中，传热速率与传热面积成正比。（ ）
答案：正确。
3. 在食品工程中，流体力学主要研究流体的运动和平衡。（ ）
答案：正确。
四、简答题
1. 简述食品工程原理中传热的基本方式。
答案：食品工程原理中传热的基本方式有三种：传导、对流和辐射。传导是指热量通过物质内部的微观粒子传递；对流是指热量通过流体运动传递；辐射是指热量通过电磁波传递。
2. 简述食品加工过程中常用的分离方法。
答案：食品加工过程中常用的分离方法有：过滤、离心、蒸发、结晶、萃取等。这些方法分别用于分离固体和液体、气体和液体、液体和液体等。
五、计算题 1. 某食品加工过程中，一个圆柱形设备的外径为0.6米，壁厚为0.02米，导热系数为45 W/(m·K)，设备内部温度为100℃，外部温度为20℃。求单位时间内通过设备壁的热量。
第2章 传 热
传热是由于温度差而引起的能量转移，又称热量传递。热量总是自动地由高温区传递到低温区。
1 传热的基本概念
1.1 传热的基本方式
根据传热机理的不同,传热有以下3种基本方式：
(1) 热传导(又称导热) 主要是通过微观粒
子的运动传递能量，物质没有宏观位移。
(2)热对流 热对流是指流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程。热对流仅发生在流体中。对流可分为自然对流与强制对流。因温度不同而引起密度的差异，使轻者上浮，重者下沉，流体质点间发生相对位移，这种对流称为自然对流；因水泵、风机或其他外力作用而引起的流体流动，这种对流称为强制对流。
(3)热辐射
因为热的原因而产生的电磁波在空间的传播，称为热辐射。
物体之间相互辐射和吸收能量的总结果称为辐射传热。辐射传热不仅有能量的传递，还同时伴随有能量形式的转化。辐射传热不需要任何介质来传递能量。
1．2 温度场与温度梯度
1．2．1 温度场
温度场即是任一瞬间物体或系统内各点温度分布的总和。
温度场的数学表达式为
T=f(x，y，z，t)
稳定温度场：温度场不随时间而变化的传热过程；
不稳定温度场：温度场随时间而变化的传热过程。
在稳定温度场中的传热称为稳定传热。
温度场中同一时刻温度相同的各点组成的面称为等温面，温度不同的等温面不会相交。
1．2．2 温度梯度
将沿等温面法线方向上的温度变化率称为温度梯度，记做grad T：
nTgradT
温度梯度是向量，它的正方向是指向温度增加的方向。通常，也将温度梯度的标量称为温度梯度。
对于一维温度场，温度梯度可表示为
grad T=dT/dx
1．3 传热速率与热通量
传热速率（热流量）Q：单位时间通过传热面的热量，W（J/s）；
注意：在稳定传热过程中，通过各个传热面的热量均相等（为一常数），此为稳定传热的基本特点。
热通量（热流密度）q：单位时间通过单位传热面的热量， W/m2。
