食品工程原理 复习题
(课程代码 252403)
一、填空题（本大题共15小题）
1、计算管道流体局部阻力的方法有:________________，_________________,其相应的阻力计算公式为________________，__________________。
参考答案：阻力系数法 当量长度法 W f =ξ , W f =ξ
2、牛顿冷却定律的表达式为__________________，对流传热系数α的单位是________________。
参考答案：Q=αA(T －t) W/m 2,K
3、采用真空蒸发时，需要在冷凝器后安装真空装置，其作用是排除_________________，以维持蒸发操作所要求的_____________。
参考答案：不凝气体 真空度
4、相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。
表示该空气为_______________。
参考答案：弱 绝对干空气
5、 当地大气压为 1.0×105Pa ，一设备绝压为 3.0×104Pa ，其表压
为 ；真空度为 。
参考答案：—7.0×104Pa 7.0×104Pa
6、圆管管内流体流动，流体最大流速位于 。
参考答案：管心线
7、已知雷诺准数为1×105，管子相对粗糙度为0.005，则流动时的摩擦系数
为 。
参考答案：0.032
8、今选用一单级单吸离心泵，如所需流量为15m 3/h ，扬程为29m ，则所选离心泵型号
为 。
参考答案：IS50—32—160
9、传热基本方程式是 ，其中 是传热推动力 参考答案：Q=KA △t m △t m
10、流体物性对对流传热的影响用 表示。
参考答案：Pr
11、流量计的安装方向上，孔板流量计只能 安装，转子流量计只能
安装。
参考答案：水平 垂直
12、当地大气压为1.0×105Pa ，一设备绝压为2.0×104Pa ，其表压为 ；
真空度为 。
参考答案：—8.0×104Pa 8.0×104Pa
22
u 2
2
u d le
13、已知雷诺准数为1×105，管子相对粗糙度为0.002，则流动时的摩擦系数
为 。
参考答案：0.025
14、流体流型对对流传热的影响用 表示。
参考答案：R e
15、在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________ ；首先除
去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。
参考答案：自由水分 非结合水分 平衡水分
二、名词解释（本大题共12小题）
1、非稳态流动
参考答案：流体在各截面上的有关物理量如温度T 、压力p 、流速u 等既随位置变化，也随时间变化，即T, p ,u = f (x y z θ) ,这样的流动称为非稳态流动或不稳定流动。
2、平均流速
参考答案：单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
3、普兰特准数Pr 参考答案：
,为无因次的数群，表示流体定压比热容、黏度和热导率
等物理性质对对流传热的影响 。
4、干基含水量X
参考答案： 即湿物料中水分质量与绝干物料的质量的比值，也即单位质量的绝干物料所含的水分量。
5、离心分离因数Kc
参考答案：是指离心机产生的离心加速度与重力加速度之比。
常速（ KC <3000）， 高速（ 3000< KC <50000 ）， 超速（ KC >500000 ）。
6、单效真空蒸发
参考答案：在真空条件下，使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。
蒸发过程中溶液沸腾产生的蒸汽不再利用而直接冷凝排除，这样的蒸发称为单效真空蒸发。
7、临界含水量Xc
参考答案：恒速干燥阶段与降速干燥阶段的转折点或分界点叫临界点，临界点所对应的物料含水量称为临界含水量Xc 。
8、湿空气露点T d
参考答案：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和，出现第一滴露珠时的温度。
湿度 H 与露点 t d 的关系：
9、稳态流动
参考答案：流体在各截面上的有关物理量如温度T 、压力p 、流速u 等仅随位置变
d
d 622
.0p p p H -=λμ
p c Pr =w w G G G X -=
=湿物料中绝干物料质量湿物料中水分质量
化，不随时间变化，即T, p ,u = f (x y z ) ,这样的流动称为稳态流动或稳定流动。
10、雷诺准数Re
参考答案： ，为无因次的数群，是流体流动形态的判定依据，Re 反映了流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，标志着流体流动的湍动程度。
Re ≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；Re ≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；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。
11、滤饼过滤
参考答案：利用一种过滤介质，将滤浆置于过滤介质上，固相部分滤饼沉积于过滤介质上形成滤饼层过滤介质孔径可能大于滤浆中部分颗粒，因而过滤初始时会有一些细小颗粒穿过介质，使滤液浑浊。
随后颗粒在介质表面形成滤饼层，层内的孔道可小于过滤介质的孔道，而且小粒子还会在孔道中和孔口堆积，发生“架桥”现象，使小粒子也被截留，滤液变清，这样的过滤叫滤饼过滤。
12、多效蒸发
参考答案：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。
三、计算题（本大题共6小题）
1、水平管路由一段φ89×4mm 的管1和一段φ108×4mm 的管2串联而成。
若水以9×10－3m3/s 的体积流量流动，试求水在各段管内的速度、质量流量和质量流速各为多少？
参考答案：解：作图（4’）
φ89×4mm 的管1其内径为 d 1= 89-2×4= 81mm = 0.081m 则平均流速 U 1 = 1.75 m/s
质量流量 q m =q v
质量流速 G = u 1ρ = 1.75×1000 = 1750 kg/m 2
.s
φ108×4mm 的管2其内径为 d 2 = 108－2×4 = 100mm = 0.1m
则平均流速 U 1 = 1.15 m/s 质量流量 q m =q v
质量流速 G = u 1ρ = 1.15×1000 = 1150 kg/m 2
.s
2、常压下湿空气的温度为80℃、相对湿度为10％。
试求该湿空气中水蒸汽的分压、湿空气湿度、湿比体积、湿比热容及焓。
参考答案：解：作图（4’）
水蒸气分压p v 查饱和水蒸气表80℃时p s = 47.38kp a P w = p s ×φ = 47.38×10％ =4.738 kp a
μ
ρu
d R
e =
湿空气湿度H
= 1.05m 3/kg 绝干气
3、水流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。
已知水的密度为1000 kg/m3，体积流量为18m3/h,试分别计算水在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。
参考答案：解：作图（4’）
φ76×4mm 的管1其内径为 d 1= 76-2×4= 68mm = 0.068m 则平均流速 U 1 = 1.38 m/s
质量流量 q m =q v
质量流速 G = u 1ρ= 1380 kg/m 2
.s
φ57×3.5mm 的管2其内径为 d 2 = 57－2×3.5 = 50mm = 0.05m
则平均流速 U 1 = 2.55 m/s 质量流量 q m =q v
质量流速 G = u 1ρ = 2.55×1000 = 2550 kg/m 2
.s
4、一换热器，热流体温度由进口120℃变为出口90℃。
冷流体由进口20℃加热至出口50℃，试分别计算采用顺流和逆流操作时，各自的传热平均温度差。
通过计算结果说明那种操作方式对传热有利。
参考答案：解：作图（4’）
（1） 并流操作：
Δt 1=T 1-t 1=120-20=100℃
Δt 2=T 2-t 2=90-50=40℃
绝干气
kg kg p p p H /0305.0738.43.101738
.4622.0622.0w w =-=-=∴绝干气kg kJ H c /07.10305.088.101.188.101.1H =⨯+=+=绝干气
kg kJ t c H t H H I /1628007.10305.024922492)88.101.1(2492H
=⨯+⨯=+=++=
5.6540100
ln 40
100ln
2
121=-=∆∆∆-∆=
∆t t t t t m ℃ （2）逆流操作： Δt 1=T 1-t 2=120-50=70℃
Δt 2=T 2-t 1=90-20=70℃
2170
70
21<==∆∆t t 则702
70
70221=+=∆+∆=
∆t t tm ℃ （3）根据计算结果，在操作条件相同的情况下，采用逆流操作会得到更大的传热温度差，对传热有利。
5、水流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ89×4mm 和φ57×3.5mm 。
已知水的密度为1000 kg/m3，体积流量为18m3/h,试分别计算水在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。
参考答案：解：作图（4’）
φ76×4mm 的管1其内径为 d 1= 89-2×4= 81mm = 0.081m 则平均流速 U 1 = 0.97 m/s
质量流量 q m =q v
质量流速 G = u 1ρ = 970 kg/m 2
.s
φ57×3.5mm 的管2其内径为 d 2 = 57－2×3.5 = 50mm = 0.05m
则平均流速 U 1 = 2.55 m/s 质量流量 q m =q v
质量流速 G = u 1ρ= 2550 kg/m 2
.s
6、一套管式换热器中，热流体温度由进口120℃变为出口70℃，冷流体由进口20℃加热至出口60℃，试通过计算结果说明那种操作方式对传热有利。
参考答案：解：作图（4’）
（1） 并流操作：
Δt 1=T 1-t 1=120-20=100℃
Δt 2=T 2-t 2=70-60=10℃
3910100
ln 10
100ln
2
121=-=∆∆∆-∆=
∆t t t t t m ℃ （2）逆流操作：
Δt 1=T 1-t 2=120-60=60℃
Δt 2=T 2-t 1=70-20=50℃
22.150
60
21<==∆∆t t 则552
50
60221=+=∆+∆=
∆t t tm ℃ 根据计算结果，在操作条件相同的情况下，采用逆流操作会得到更大的传热温度差，对传热有利。
四、简答题（本大题共3小题）
1、流体流动有几种类型，判断的依据是什么？
参考答案：答案要点：
湍流与层流两种流型
判定依据是雷诺准数，即 Re = du ρ/μ 当Re ＜ 2000 为层流区 当 Re ＞ 4000 为湍流区 当 2000＜ Re ＜ 4000 为过渡区。
2、强化传热的主要措施有哪些？
参考答案： 答案要点：
1．增大传热平均温差 2．增大单位体积的传热面积 3．增大总传热系数K （1）增大流体流速
（2）增大流体端动性（提高流体Re ） （3）改变传热面形状和增加粗糙度。
3、简述顺流加料多效蒸发操作流程的优缺点？
参考答案：答案要点：
优点：在操作过程中，蒸发室的压强依效序递减，料液在效间流动不需用泵；
料液的沸点依效序递降，使前效料进入后效时放出显热，供一部分水汽化，有自蒸发
现象产生，可以获得更多的二次蒸汽；
料液的浓度依效序递增，高浓度料液在低温下蒸发，对热敏性物料有利；
在最低温度下排出浓缩液，降低了蒸发系统的热损失。
缺点：沿料液流动方向浓度逐渐增高，致使传热系数下降，在后二效中尤为严重。
五、论述题（本大题共3小题）
1、湿空气的湿球温度是如何形成的？
参考答案：答案要点：
在测定湿球温度时湿纱布中初始水温与空气相同，但由于不饱和空气与水分之间存在湿度差，水分必然气化。
化气所需的热量只能来至于水分本身，故水分温度下降。
水温降低后，与空气间出现温度差，从而空气中热量就会向水分传递。
经过一段时间后，过程达到稳定状态。
由空气传递给水分的热量等于水分汽化所需的热量，水温就维持不变。
形成了湿空气的湿球温度。
2、降速干燥的机理与特点？
参考答案：
答案要点：
1.汽化的是结合水，物料表面不能维持湿润；
2.水分汽化量减少，因此干燥速率降低；
3.物料表面的温度大于空气的湿球温度；
4.速率大小取决于内部扩散控制；
影响速率的因素主要为物料的状况；
3、恒速干燥阶段的机理和特点？
参考答案：答案要点：
汽化的是非结合水，物料表面维持湿润；
水分汽化量恒定，因此干燥速率恒定；
物料表面的温度为空气的湿球温度；
速率大小取决于表面汽化控制；
影响速率的因素主要为介质的状况。
