完整word版,食品工程原理复习资料-重要公式总结,推荐文档

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 22

11

+=+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。

第二节 流体动力学

体积流量V S ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积， m 3/s 或m 3/h 。

质量流量m S ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量， kg/s 或kg/h 。

平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，m/ s 。

质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，kg/（m 2·s ）。

相互关系：U=V/A;G=ρV=ρAU

内摩擦力：运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产生相互作用，称为流体的内

摩擦力或粘滞力。

剪应力（内摩擦力）：t=F/A=μu/δ

定态(稳定)流动与非定态（不稳定）流动：流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动；若流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化，则称为非定态流动。

定态流动系统的质量守恒——连续性方程:

定态流动系统的

机械能守恒——柏努利方程 一、实际流体

的柏努利方程 以单位质量流体为基准：

f 2222e 12112121W p u

g z W p u g z ∑+++=+++

ρ

ρ J/kg

以单位重量流体为基准： f 2222e 12112121h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++

ρρ

常数===Λ222211d u d u

J/N=m

适用条件：（1）两截面间流体连续稳定流动；（2）适于不可压缩流体，如液体；

对于气体，当 %201

21〈-p p p ，可用两截面的平均密度ρm 计算。 二、理想流体的柏努利方程

理想流体是指没有黏性（即流动中没有摩擦阻力）的不可压缩流体。

ρ

ρ222212112121p u g z p u g z ++=++ g

p u g z g p u g z ρρ222212112121++=++ 表明理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数，

三、柏努利方程的讨论

（1）当系统中的流体处于静止时，柏努利方程变为

ρρ2

21

1p g z p g z +=+

上式即为流体静力学基本方程式。

（2）在柏努利方程式中， zg 、221

u 、ρp 分别表示单位质量流体在某截面上所具有的位

能、动能和静压能；而W e 、ΣW f 是指单位质量流体在两截面间获得或消耗的能量。

输送机械的有效功率： e s e W m P = 输送机械的轴功率： ηe

P P ==W*质量流量/效率

第三节 管内流体流动现象

1-3-1 流体的黏度

一、牛顿黏性定律

牛顿黏性定律表明流体在流动中流体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度梯度之间的关系，其表达式为

y u A F d d .μ= 或 y u d d .

μτ= 牛顿黏性定律适用于层流。

黏度是度量流体黏性大小的物理量，一般由实验测定。

物理意义：促使流体在与流动相垂直方向上产生单位速度梯度时的剪应力。

单 位：Pa ·s ，cP 1cP=10-3 Pa ·s

影响因素：温度与压力。 液体：T ↑，μ↓；不考虑p 的影响。

气体：T ↑，μ↑；一般在工程计算中也不考虑p 的影响。

剪应力与速度梯度的关系符合牛顿黏性定律的流体，称为牛顿型流体；不符合牛顿黏性定律的流体称为非牛顿型流体。

运动黏度为黏度μ与密度ρ的比值，单位为m 2/s ，也是流体的物理性质。

一、流体流动类型

层流（或滞流）： 流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，流体分为若干层平行向前流动，质点之间互不混合；

湍流（或紊流）： 流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时发生变化，质点互相碰撞和混合。

二、流型判据——雷诺准数

μρu

d R

e = （1-28）

Re 为无因次准数，是流体流动类型的判据。

（1） 当Re ≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；

（2） 当Re ≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；

（3） 当2000< Re <4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。

根据Re 准数的大小将流动分为三个区域：层流区、过渡区、湍流区，但流动类型只有两种：层流与湍流。

雷诺准数物理意义：表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动程度。

第四节 流体流动阻力

1-4-1 流体在直管中的流动阻力

一、直管阻力的通式

范宁公式的几种形式：

能量损失 2

2

f u d l W λ=