《食品工程原理》习题答案

1《食品工程原理》复习题答案第一部分动量传递（流动、输送、非均相物系）一.名词解释1.过程速率：是指单位时间内所传递的物质的量或能量。2.雷诺准数：雷诺将u、d、μ、ρ组合成一个复合数群。Re值的大小可以用来判断流动类型。3.扬程（压头）：是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。4.分离因数:同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值。二.填空题1.理想流体是指的流体。（黏度为零）2.对于任何一种流体，其密度是和的函数。（压力，温度）3.某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为mmHg。当地大气压强为101.33×103Pa。（560mmHg）4.在静止的同—种连续流体的内部，各截面上与之和为常数。（位能，静压能）5.转子流量计读取方便，精确，流体阻力，不易发生故障；需安装。（小，垂直）6.米糠油在管中作流动，若流量不变,管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。（2）7.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失为原来的倍。（1/2）8.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变,管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。（1/16）9.实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能守恒，因实际流体流动时有。（不，摩擦阻力）10.任何的过程速率均与该过程的推动力成比，而与其阻力成比。（正，反）11.在离心泵吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为。（逆止阀）12.是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。(滤网)13.离心泵工作时流体流速与压力的变化为:高压流体泵壳通道逐渐扩大的的离心力机械旋转所造成的气压流体被甩出后常压流体)()((低速流体、高速流体)14.泵的稳定工作点应是特性曲线与特性曲线式M的交点。（管路，泵或H-qv）15.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的下，输送时的性能曲线。（转速，20℃的水或水）16.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_________。（减少；增大）17.根据操作目的（或离心机功能），离心机分为过滤式、和三种类型。（沉降式、分离式）18.常速离心机、高速离心机、超速离心机是根据的大小划分的。（分离因数）19.某设备进、出口的表压分别为-12kPa和157kPa，当地大气压为101.3kPa，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa。(答：-169kPa)kPa16915712出进PPP三.选择题1.在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积(A)关系。A．反比B.正比C.不成比2.当流体在园管内流动时，管中心流速最大，层流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为(B)。A.u＝3/2umaxB.u＝1/2umaxC.u＝0.8umax3.湍流的特征有(C)。A.流体分子作布朗运动中B.流体质点运动毫无规则，且不断加速C.流体质点在向前运动中，同时有随机方向的脉动D.流体分子作直线运动4.微差压计要求指示液的密度差(C)。A.大B.中等C.小D.越大越好5.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后,其水流量、摩擦系数、管道总阻力损失将分别处于（D）。A.增大、减小、不变B.减小、增大、增大C.增大、减小、减小D.减小、增大、不变6．当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力(A)。A.不变B.增大C.减小D.不确定27．水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度升高时，Re值将(C)。A.变大B.变小C.不变D.不确定8．层流与湍流的本质区别是(D)。A.湍流流速大于层流流速B.流动阻力大的为湍流，流动阻力小的为层流C.层流的雷诺数小于湍流的雷诺数D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动9．在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系不适用于(B)在直管中的流动。A.牛顿型流体B.非牛顿型流体C.酒精D.空气10.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是(D)。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11.离心泵停止操作时，宜（A）。A.先关出口阀后停电B.先停电后关出口阀C.先关出口阀或先停电均可D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀12.离心泵铭牌上标明的扬程是指（B）。A.功率最大时的扬程B.效率最高时的扬程C.泵的最大扬程D.最大流量时的扬程13.泵安装地点的海拔越高，其（C）。A.大气压力就越高，允许吸上真空高度就越高B.大气压力就越高，允许吸上真空高度就越小C.大气压力就越低，允许吸上真空高度就越小D.大气压力就越低，允许吸上真空高度就越大14.喷射泵是利用流体流动时(A)的相互转换来吸送流体。A.动能和静压能B.动能和位能C.静压能和位能15.在一定流量下，流体在并联管路中作稳定连续流动，当并联管路数目愈多，则（C）。A.流体阻力损失越大B.流体阻力损失越小C.流体阻力损失与并联管数无关16.在法定计量单位制种，粘度的单位（D）。A.cPB.PC.g/(cm·s)D.Pa·s17.以下表达式中正确的是（B）。A.过滤速率与过滤面积A成正比B.过滤速率与过滤面积平方A2成正比C.过滤速率与所得滤液体积V成正比D.过滤速率与虚拟滤液体积Ve成反比18沉降速度在斯托克斯区即层流区，说明(C)。A.粘性阻力、形体阻力都起作用B.粘性阻力、形体阻力都不起作用C.粘性阻力起主要作用D.形体阻力起主要作用四.问答题1.离心泵与往复泵通常可采用哪些方式进行流量调节？答：离心泵进行流量调节通常有三种方法，即改变阀门的开度，改变泵的转速与切削叶轮调节。往复泵流量调节通常采用改变电机转速，调节活塞往复的次数,旁路调节。2．当离心泵启动后不吸液，其原因主要有哪些？答：离心泵启动后不吸液可能的原因：①由于灌液不够或底阀、泵壳密封不严密而漏液．使泵内存有空气发生气缚现象；②底阀或吸入管路堵塞；②安装高度过高（气蚀）：④电机接线不正确致使叶轮反转。3.食品厂中应用静力学基本方程式的方法有哪些？写出用液柱高度表示的公式？答：①压力测量⑴U型管压差计，⑵斜管压差计，⑶微差压计；②液面测量；③确定液封高度。由静力学基本方程式ghpp0可得液柱高度表示的公式为：gpph04.雷诺准数的物理意义及判断流动类型？答：物理意义：惯性力与黏性力之比。判断类型：Re≤2000时，为层流；Re≥4000时，为湍流；Re在2000-4000为过渡流。5.看图解释流体输送适宜管径选择？3答：要考虑到总费用最省的原则。一般来讲，管径越大，流速越小，流阻也越小，所需泵功率会越小，动力费越小；随着管径增大，动力费减少。但管径增大，购买钢管的设备费投入会增大。所以，应根据具体的设计需要，选用总费用最省的管径，即适宜管径。6.离心泵工作原理？答：先将泵壳内灌满被输送的液体。启动泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。于是液体以较高的压力，从压出口进入压出管，输送到所需的场所。当叶轮中心的液体被甩出后，泵壳的吸入口就形成了一定的真空，外面的大气压力迫使液体经底阀吸入管进入泵内，填补了液体排出后的空间。这样，只要叶轮旋转不停，液体就源源不断地被吸入与排出。7.离心泵“气缚”现象？答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。8.为什么滤饼过滤开始时，滤液有一点混浊，过一段时间才会转清？答：当悬浮液中颗粒含量较多（体积1％）、颗粒尺寸比过滤介质孔径小时，过滤开始会有部分颗粒进入过滤介质孔道里，迅速发生“架桥现象”。也会有少量颗粒穿过过滤介质而与滤液一起流走。随着滤渣的逐渐堆积，过滤介质上面会形成滤饼层。此后，滤饼层就成为有效的过滤介质而得到澄清的滤液。第二部分热量传递（传热、制冷）一.名词解释1.对流传热：通过流体内分子的定向流动和混合而导致热量的传递。2.自然对流：若流体的运动是由于流体内部冷、热部分的密度不同而引起的。3.热通量：单位时间、单位面积所传递的热量。或热流量与传热面积之比。4.错流：参与换热的两流体在传热面的两侧分别彼此呈垂直方向流动。5.热交换：两个温度不同的物体由于传热，进行热量的交换。6.稳定恒温传热：两种流体进行热交换时，在沿传热壁面的不同位置上，在任何时间两种流体的温度皆不变化。7.制冷因数ε：制冷量与所耗外功之比。8.载冷剂（冷媒）：用于将制冷系统产生的冷量传给被冷却物体的中间介质。9.冻结速率：冻结始温和冻结终温之差与冻结时间比值。10.冻结速度：食品表面到中心间的最短距离与达到10℃后中心温度降到冰点所需时间之比。二.填空题1.牛顿冷却定律的表达式为_________，对流传热系数α的单位是_______。（Q=αAΔt，W/m2·K）2.傅立叶定律是单位时间内的传热量与垂直于热流方向的导热截面面积和温度梯度成。（正比）3.写出换热基本方程.（Q=KAΔt）4.当换热器的传热量及总传热系数一定时，采用_操作，所需的传热面积较小。（逆流）5.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度200℃，出口温度120℃，冷气体进口温度50℃，两气体物性数据可视为相同,不计热损失时，冷气体出口温度为℃。（130℃）6.冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度为15℃，出口温度为53℃，冷热水的流量相同，则热损失占传热量的％。（5%）7.总传热系数K值有三个来源：、和计算。（选取经验值、实验测定K值）8.热源温度愈低，冷源温度愈高，制冷因数越_______。（大）9.制冷剂的放热量包括冷却、、三个阶段放热量。（冷凝、过冷）10.一般冻藏食品温度在_____。（—18℃）11.食品冷冻时________所放出的热量是确定制冷设备大小的主要依据。（单位时间）12若流体内部有温度差存在：当有动传时必有_。（热传）三.选择题1.热量传递的基本方式是（D）。A.恒温传热和稳态变温传热;B.导热给热和热交换;4C.气化、冷凝与冷却;D.传导传热、对流传热与辐射传热2.穿过三层平壁的稳定导热过程，各层界面间接触均匀，第一层两侧温度120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1和第二、三层热阻R2、R3的大小为（C）。A.R1(R2+R3)B.R1(R2+R3)C.R1=(R2+R3)D.无法比较3.对流传热流量=系数×推动力，其中推动力是（B）。A.两流体的温度差B.流体温度和壁温度差C.同一流体的温度差D.两流体的速度差4.双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为ΔT1和ΔT2,若ΔT1＞ΔT2，则λ1和λ2的关系为（B）。A.λ1λ2B.λ1λ2C.λ1=λ2D.无法确定5.对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝116w/m2.K，α2＝11600w/m2.K，要提高传热系数（K），最简单有效的途径是（A）。A.设法增大α1B.设法增大α2C.同时增大α1和α26.用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，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30℃，方案II是令冷却水终温为35℃，则(C)。A.用水量W1＞W2，所需传热面积A1＝A2B.用水量W1＜W2，所需传热面积A1＞A2C.用水量W1＞W2，所需传热面积A1＜A2D.用水量W1＝W2，所需传热面积A1＜A27.低温（深度）冷冻是指在(D)。A.0℃以下的B.-18℃以下的C.-100℃以上的D.-100℃以下