食品工程原理(修订版)
《食品工程原理》习题答案
《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101.33×103 Pa 。
（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-q v ）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。
食品工程原理第一章
m
i 1
n
wi
i
wi — 混合液中组分i的质量分数
相对密度
为流体的密度与纯水在4℃时密度之比. 与密度相反的概念是比容： 流体的比容是密度的倒数，为单位质量 流体的体积，m3/kg：
v V / m 1/
2.压力 -绝对压力pab，用绝对零压（即绝对真空）作 起点计算的压力。 -表压pg，用于被测流体的绝对压力pab大于外 界大气压pa的情况。压力表上的读数表示被测 流体的绝对压力高出大气压的数值。 pg= pab - pa -真空度pvm，用于被测流体的绝对压力pab小于 外界大气压pa的情况。此时真空表上的读数表 示被测流体的绝对压力低于大气压的数值。 pvm = pa -pab
-以单位体积流体为衡算基准
u12 u2 2 Z1 g p1 We Z 2 g p2 h f 2 2
Qe ' Qe h f U Qe h f pdv
v2 v1 v2 u2 g Z ( pv) pdv We h f v1 2 2
( pv) d ( pv) pdv vdp
1 v1 p1 p2 u g Z vdp We h f p1 2 2
当被测流体为气体时， p1 p2 A gR
P1
B
P2
微 差 压 差 计
p1 p2 ( C ) gR
—
C
R
A
—液位的测量 根据静力学基本方程
p A pO Zg p B pO R i g p A pB
p0
ρ
Z
i Z R
B A
R
食品工程原理课程教学大纲
食品工程原理课程教学大纲《食品工程原理》课程教学大纲(2002年制订，2004年修订)课程编号:200265 /200267英文名:Fundamentals of Food Engineering课程类别:学科基础课前置课:高等数学、大学物理、物理化学等后置课:食品工艺学、食品机械与设备、食品保藏原理与技术等均为本课程的后置课,本大纲能满足后继课的要求。
学分:3+2学分课时:90课时,其中实验课16课时,主讲教师:万忠民、马云等选定教材:高福成.食品工程原理[M].2rd.北京:中国轻工业出版出版社～2002 课程概述:食品工程原理课程是以食工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作”，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，主要研究食品工程单元操作的基本原理，典型设备构造及工艺尺寸。
本课程以“三传”为主线，即以动量传递为基础，讲述流体输送、搅拌、沉降、过滤等单元操作;以热量传递为基础，讲述传热、蒸发操作;以质量传递为基础，讲述了吸收、精馏、萃取、结晶等单元操作以及热量、质量同时传递过程的干燥操作。
根据课程内容，设置了流体流动、泵特性、过滤、传热、精馏、吸收、干燥等典型单元操作实验和换热器设计等课程设计环节。
在讲述经典理论的基础上，不断将学科最新成果引入教学，如膜分离技术，超临界萃取技术和反应精馏技术等。
本课程强调工程观点、定量计算和设计能力的训练，强调理论和实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。
本教学大纲适用于食品科学与工程专业。
教学目的:食品工程原理教学的主要目的为: 通过本课程的学习，可培养学生分析和解决有关单元操作的能力，在食品生产、科研和设计工作中，达到强化生产过程，提高产品质量，降低成本，防止污染以及加速新技术开发等方面的目的，为学习后继课程食品工艺学、食品机械、食品化学反应工程打下基础。
培养学生运用辩证唯物主义观点和科学方法考察、分析和处理食品工程实际问题;培养学生的工程观点、实验技能和设计能力;培养学生具有创新性思维能力，把食品工程单元操作推向新高度。
《食品工程原理》习题答案
《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。
食品工程原理重点知识讲解
食品工程原理复习第一章 流体力学基础1.单元操作与三传理论的概念及关系。
不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。
这些基本的物理过程称为 单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。
热量传递 : 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。
凡是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。
质量传递 : 两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。
牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。
μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈大。
所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度3.理想流体的概念及意义。
理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。
理想流体的假设，为工程研究带来方便。
4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。
边界可以是真实的，也可以是虚拟的。
边界所限定空间的外部称为外界。
5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强）仅随位置而变化，不随时间而变。
6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。
7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。
8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。
《食品工程原理》课程教学大纲
《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。
食品工程原理第一章 第一节
现从静止液体中任意划出一垂直液柱，如图所示。 现从静止液体中任意划出一垂直液柱，如图所示。液柱的 所示 横截面积为A，液体密度为ρ 若以容器器底为基准水平面， 横截面积为 ，液体密度为ρ，若以容器器底为基准水平面， 则液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为Z 则液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为Z1和Z2， 分别表示高度为Z 处的压力。 以p1与p2分别表示高度为Z1及Z2处的压力。 p0 在垂直方向上作用于液柱的力有： 在垂直方向上作用于液柱的力有： 1. 下底面所受之向上总压力为p2A； 下底面所受之向上总压力为 ； 2. 上底面所受之向下总压力为p1A； 上底面所受之向下总压力为 ； 整个液柱之重力G 3. 整个液柱之重力 ＝ρgA(Z1-Z2)。 。 p2 z2 p1 G z1
由上式可知： 由上式可知： 当液面上方的压力一定时，在静止液体内任一点压力的大小， 当液面上方的压力一定时，在静止液体内任一点压力的大小， 与液体本身的密度和该点距液面的深度有关。因此， 与液体本身的密度和该点距液面的深度有关。因此，在静止 的、连续的同一液体内，处于同一水平面上的各点的压力都 连续的同一液体内， 相等。此压力相等的水平面，称为等压面。 相等。此压力相等的水平面，称为等压面。 等压面 当液面的上方压力p0有变化时，必将引起液体内部各点压力 当液面的上方压力 有变化时， 发生同样大小的变化。 发生同样大小的变化。 p2＝p0＋ρgh可改写为 h
ρ=ρ
T0 p 0 Tp0
(1-4)
上式中的ρ0＝M/22.4kg/m3为标准状态（即T0=273K及 为标准状态（ =273K及 上式中的ρ =133.3Pa）下气体的密度。 p0=133高、温度较低时， 在气体压力较高、温度较低时，气体的密度需要采用真实 气体状态方程式计算。 气体状态方程式计算。
食品工程原理思考题与习题参考答案
思考题与习题参考答案绪论一、填空1、经济核算2、物料衡算、经济核算、能量核算、物系的平衡关系、传递速率3、液体输送、离心沉降、混合、热交换、蒸发、喷雾干燥二、简答1、在食品工程原理中，将这些用于食品生产工艺过程所共有的基本物理操作过程成为单元操作。
例如，奶粉的加工从原料乳的验收开始，需要经过预热杀菌、调配、真空浓缩、过滤、喷雾干燥等过程；再如，酱油的加工，也包含大豆的浸泡、加热、杀菌、过滤等工序，这两种产品的原料、产品形式、加工工艺都有较大的不同，但却包含了流体的输送、物质的分离、加热等相同的物理操作过程。
2、“三传理论”即动量传递、热量传递和质量传递。
（1）动量传递理论。
随着对单元操作的不断深入研究，人们认识到流体流动是一种动量传递现象，也就是流体在流动过程中，其内部发生动量传递。
所以凡是遵循流体流动基本规律的单元操作都可以用动量传递理论去研究。
（2）热量传递理论。
物体在加热或者冷却的过程中都伴随着热量的传递。
凡是遵循传热基本规律的单元操作都可以用热量传递的理论去研究。
（3）质量传递理论。
两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作都可以用质量传递的理论去研究。
例如，啤酒的灭菌（热量传递），麦芽的制备（动量传递，热量传递，质量传递）等。
三传理论是单元操作的理论基础，单元操作是三传理论具体应用。
3、单元操作中常用的基本概念有物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率和经济核算。
物料衡算遵循质量守恒定律，是指对于一个生产加工过程，输入的物料总量必定等于输出的物料总质量与积累物料质量之和。
能量衡算的依据是能量守恒定律，进入过程的热量等于离开的热量和热量损失之和。
平衡状态是自然界中广泛存在的现象。
平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。
过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率增大时，设备尺寸可以减小。
为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。
《食品工程原理》教学大纲
《食品工程原理》教学大纲
一、基本信息
课程名称
英文名称
总学时
54
学分
3
课程简介
食品工程原理
课程编号 FOOD3106
Principles of Food Engineering
课程类型 专业基础课
理论学时
48
实验学时 6
实践学时
预修课程 高等数学、物理化学
适用对象 食品质量与安全
实验 实践 3
3 6
合计 1 14 3 12 9 9 6 54
四、教学内容及教学要求
绪论（1 学时） 教学内容：
1. 课程简介（研究内容，对象，特点，学习方法） 2. 单元操作的基本概念 3. 物理量的量纲与单位换算 教学要求： 了解食品工程原理课程的性质和地位，食品工程原理课程的特点、内容及任务，现代食品工业的特点，掌握 单元操作中常用的基本概念、单位换算。 重点难点：单元操作中常用的基本概念，单位制及量纲分析
第一章 流体流动（11 学时） 教学内容：
1．流体静力学：流体的物理性质，流体静力学基本方程及其应用 2．流体流动的守恒原理：流体流动的基本概念，质量守恒-连续性方程式，机械能守恒-伯努利方程式，动量 守恒及其与机械能守恒之间的关系
3．流体流动的内部结构：雷诺实验与流体流动类型，直圆管内流体的流速分布，流动边界层
类、微生物类、营养学类等）而言都将是大为裨益的，可为进一步专业学习或从事食品工业
生产及相关领域的工作打下扎实基础。
二、教学目标及任务
食品工程原理是食品专业的一门重要专业基础课程，具有较强的理论性，且与生产实际紧密相联系。本课程 的教学设计针对食品质量与安全专业的学生。通过本课程的学习，要求学生掌握传递的基本原理；熟悉并掌握食 品加工过程中各种单元操作的基本原理；熟悉典型单元操作设备的构造、工作原理和过程计算。培养学生运用基 础理论分析和解决工程实际问题的能力，为将来更好地从事生产开发、设计和生产技术管理等工作打好基础。
食品工程原理答案-PPT
理量以新单位表示。
这类公式换算得原则就是:原来给出得公式就是成 立得,故应将新单位下得物理量(加“′”表示)还 原到公式所要求得单位后,将还原后得物理量代入 原公式,再变化。
此为“还原”法则。
例:总传热系数K得经验式为:
3.28 ft
ft
0.305 即为 ft 换为 m 的换算因数。
两个相同得物理量之比为纯数1,其数字部分即为 换算因数,但要将目标(要换算到得单位)单位得物 理量放在分子上,用此法不容易产生错误。
例:工程单位制中,基本物理量就是长度(m)、时间 (s)与力(kgf),而质量就是导出量,问其单位？将工 程制得质量换为SI制kg换算因数怎么写？
processes is unified and simplified、
工业与过程生产线按单元操作分割,以统一与简化 描述。
0、2、2 单元操作得特点
都就是物理操作; 都就是共有得操作; 原理相同,设备通用(不同过程中,设备得个数与排
列顺序当然可以不同)。
0、3 食品工程原理课程得两条主线
物理加工当然进行得就是物理操作,如粉碎、过滤、 蒸发、加热、冷却、干燥等。
对涉及生物、化学加工得食品加工过程而言,过程 得核心应当就是生物化学或化学反应过程与设备 (反应器)。
为了过程得以经济有效地进行,反应器中应保持某 些优惠条件,如适宜得压强、温度、浓度、界面积。
原料必须经过一系列得预处理,以除去杂质,达 到必要得纯度、温度、压强、接触面积等,这 些过程称为前处理。
食品工业中得物理过程或物理操作步骤,对食品工 程师、科研人员及管理人员而言,非常重要。
食品工业过程得这种特点同样出现在化学工业、 制药工业等生产过程中,说明这一些类型得生产过 程得处理原则可以就是相似得。
食品工程原理第二章第一节
d轴功率：泵轴所需的功率。当泵直接由电动 机带动时，它即是电机传给泵轴的功率，单 位为W或kW。离心泵的有效功率是指液体从 叶轮获得的能量。
N
N e , (W
)
N HQ g , (W ) e
N HQ , ( kW ) 102
-----精品文档------
(2)离心泵的特性曲线
4B20
n=2900r/min
η
26
80
24
70
22
H
60
H,m N,kW
η,%
20
50
18
40
16
8
30Nຫໍສະໝຸດ 1462012
4
10
10
2
0
0
20 40 60 80 ---1--0精0品文档1-2--0--- 140 160 Q m3/h
例 采用图示的实验装置测定离心泵的性能。 泵的吸入管内径为100mm，排出管内径为 80mm，两测压口间垂直距离为0.5m。泵的 转速为2900r/min，以20℃清水为介质测得以 下数据：流量15L/s，泵出口表压 2.55×105Pa，泵入口处真空度2.67×104Pa， 功率表测得电动机所消耗的功率6.2kW。
u2ctg2
Q
T g gD b T
22
u D2n,n为叶轮转速，r / min
2 60
-----精品文档------
a 、叶轮的转速和直径 由上式可看出，当理论流量和叶片几何尺
寸（b2,β2）一定时，离心泵的理论压头随 叶轮的转速、直径的增加而加大；
b、叶片的几何形状 当叶轮的直径和转速、叶片的宽度及理论
90 , 则 cos 0
食品工程原理课后题答案
序论1. 解：从附录查出：1kcal＝1.1622×10-3KW·h=1.1622W·h所以：K=42.99Kcal/（m2·h·℃）＝42.99Kcal/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1kcal）＝50w/（m2·℃）。
2.解：从附录查出：1kgf＝9.80665kg·m/s2，所以1000kg/m3＝1000kg/m3×[1kgf/(9.80665kg·m/s2)]=101.9kgf·s2/m4.3. 从附录查出：1mmHg=133.32Pa，1℃＝K－273.3。
则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32; t ＝T－273.3。
代入原式得：lg（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得lgP=8.546－3.52/(T-12.3).4.解：塔顶产品的流量W塔顶＝W DA＋W DB+W DC=1000(0.25+0.25×96%+0.25×4%)=500Kmol/h。
所以，其组成为:X DA=0.25×1000/500=0.5；X DB=W DB/D=100×0.25×0.96/500=0.48；X DC=1－X DA－X DB＝1－0.5－0.48＝0.02。
塔底产品的流量：W塔底＝W总－W塔顶＝1000－500＝500 Kmol/h。
所以，塔底组成为：X WB=W WB/W=1000×0.25×4%/500=0.02；X WC=W WC/W=1000×0.25×96%/500=0.48；X WD=1－0.48－0.02＝0.55. 解：设混合后总质量为M，油的质量分数为X，则根据体积衡算V总＝V油＋V水得：MX/ρ油+ M（1－X）/ρ水＝M/ρ平均，代入数据得：1000×950X+810×950×(1－X)=810×1000 所以，X=0.22446. 解：根据热量守恒：△H NH3=△H HCL得：M NH3(H NH395℃－H NH330℃)=M HCL(H HCL10℃-H HCL2℃) 代入数据得：M HCL＝9735kg/h。
食品工程原理 绪论
• • • • •
（二）单位换算 1、方法：使用“换算系数”。 2、例题解析 例0-4 试将2个标准大气压（atm）通过工程 单位制的压力单位（kgf/cm2）换算成Pa。
• （三）量纲 • 1、量纲的定义 • 将一个导出物理量用基本量的幂的乘 积表示出来的表达式。 • 物理量Q的量纲：dimQ=LαMβTγ… • 由量纲符号（大写）和量纲指数构成 • 例如，密度的量纲：dimρ＝ML-3
传统食品加工：家庭作坊式， 以传统方法和经验为技术基础。
现代食品加工：工程化，以"单 元操作"作为技术核心之一。
• 3、工程 • 指制造部门用比较复杂的设备来进行 的工作。 • （多人、多部门、多工序、多方面） • 4、食品工业 • 利用物理和化学方法将自然界的各种 食物原料加工成食品的工业。
二、课程的性质、内容和学习目标
四、量的单位和量纲
• （一）法定计量单位 • 1、单位制：一组基本单位和导出单位的总和。 • 2、法定计量单位：我国采用，由国际单位制 （SI）和16个非国际单位组成。 • （1）SI的基本单位：7个 • （2）SI的辅助单位：2个 • （3）具有专门名称的导出单位：19个 • （4）国家选定的非SI单位：6个（4个量） • （5）组合形式的单位：多个 • （6）构成十进倍数和分数单位的词头
• • • • •
2、量纲的作用 （1）检验公式的正确性 （2）可用于不同单位制间的单位换算 3、量纲一的量 指物理量或特征数各量纲指数皆为0， 并非无量纲。 • 如：雷诺数Re
• 2、稳态过程与非稳态过程 • 稳态过程：积累量=0，食品生产
中一般指连续生产（操作） • 非稳态过程：积累量≠0，食品生 产中一般指间歇生产（操作）或开关机 阶段。
课后习题答案 食品工程原理
d pu ρ
μ
∴ξ的影响因素有颗粒的形状、大小、流体的性质和速度。
【4-2】答： 斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系为
ut =
2 dp (ρ p − ρ )g
18μ
其应用的前提是球形颗粒在重力场中处于滞流区 (Re p 或 Re t < 1) 。 颗粒的加速段在小颗粒沉降的条件下可以忽略，而近似认为颗粒始终以 u t 下降。因为小颗 粒沉降的加速阶段很短，加速所经历的距离也很小，故可忽略不计。 【 4-3 】 解 ： 依 题 意 查 附 录 可 得 20 ℃ 空 气 的 密 度 、 粘 度 分 别 为
其中 L为颗粒的特征尺寸，对于光滑球体，L 即为颗粒的直径dp。 仿照管内流动的方法处理，可得出 2 ρu FD=ξAp 2 应用因次分析可以得出关系式：
ξ = f (Re p )
这说明球形颗粒的曳力系数ξ与颗粒运动雷诺数Rep之间的关系随颗粒形状及流体流动 的相对方位而异，一般需由实验测定。 由此可定义阻力系数（曳力系数）ξ为颗粒运动雷诺数Rep的函数。 ∵ Rep=
dV kA2 Δp1−s = dτ (V + Ve )
即
dq k Δp1 − s = dτ (q + qe ) dq k Δp K = = dτ q 2q
（A）
上式写成 当滤布阻力可忽略， 滤饼不可压缩时， s=0， qe=0， （1） 恒速时， u=
dq = 常数 = u R ， 则 q=uτ dτ u2 τ k
A Δp 1− s AΔp A Δp dV 可知： = = = dτ μr ' ( L + Le ) μr ( L + Le ) μ ( R + Rm )
dV 受以下因素影响：过滤的总压力降△p、滤饼的阻力R与过滤介质的阻力 dτ Rm、分散介质的粘度μ、过滤面积A。
食品工程原理（修订版）
精品文档精品文档复习题：1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。
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？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？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。
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。
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？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。
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？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？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。
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。
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？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？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？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。
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？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？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？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？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？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？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？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？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）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？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？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？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？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。
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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。
40说明傅里叶定律的意义，写出其表达式。
41导热中的热阻、推动力概念，单层平壁和多层平壁导热时如何计算其热阻和推动力？42为什么住宅中采用双层窗能起到保温作用？43气温下降，应添加衣服，把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？为什么？44保温瓶（热水瓶）在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？45总传热系数K的意义，它包含了哪几个分热阻？46如何计算传热面积？如何计算壁温？47列管式换热器的结构及其选型。
48强化传热的途径。
49何为单效蒸发，何为多效蒸发，多效蒸发与单效蒸发比较有什么优缺点？50在蒸发过程中，为提高蒸汽利用率，你以为可采取哪些措施？51蒸发中提高传热速率的途径有哪些？52与常压蒸发相比真空蒸发有哪些优点。
53常用的机械制冷方式有哪些？54 简述理想蒸汽压缩式制冷的组成及工作过程。
55分析冻结速率对食品质量的影响。
56常用的去湿方法按作用原理分哪几类？57湿空气湿度大，则其相对湿度也大，这种说法对吗？为什么？58湿物料含水量表示方法有哪几种？如何相互换算？59何为平衡水分、自由水分、结合水分及非结合水分？如何区分？60如何计算湿物料的绝干物料量？61如何确定干燥过程中绝干空气质量、新鲜空气质量及体积流量？62湿空气在进入干燥器之前，常常先进行预热，这样做有什么好处？63简述相间传质的类型，并举例说明。
64吸收分离操作的依据是什么？如何选择吸收剂？65气液相组成有哪些表达方式？如何相互换算？66蒸馏操作的依据是什么？蒸馏操作的作用是什么？67简述精馏原理。
68简述筛板塔板、浮阀塔板的简单结构及各自的主要优缺点。
69塔板上气液两相有哪几种接触状态？各有何特点？70什么是分配系数？什么是选择性系数？萃取操作中分配系数和选择性系数的意义是什么？71简述超临界流体萃取的基本原理。
计算题：【1】椰子油流过一内径为20mm 的水平管道，其上装有一收缩管，将管径逐渐收缩至12mm ，如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为800Pa ，试求椰子油的流量。
（椰子油密度为940kg/m 3）【2】用离心泵将密度为1200kg/m 3的水溶液由敞开贮槽A 送至高位槽B 。
已知离心泵吸入管路上各种流动阻力之和ΣL f ，s =10 J/kg 、压出管路的ΣL f , D =30J/kg 。
两槽液面维持恒定，其间垂直距离为20m 。
每小时溶液的输送量为30m 3。
若离心泵效率为0.65，求泵的轴功率。
【3】热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m 2·℃），冷却水在管内流过， α1=1000W/（m 2·℃）。
冷却管外径d o =16mm ，壁厚b =1.5mm ，管壁的λ=40W/（m ·℃）。
试求：①总传热系数K o ；②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？【4】某冷库外壁内、外层砖壁厚均为12cm，中间夹层厚10cm，填以绝缘材料。
砖墙的热导率为0.70w/m·k，绝缘材料的热导率为0.04w/m·k，墙外表面温度为10℃，内表面为-5℃，试计算进入冷库的热流密度及绝缘材料与砖墙的两接触面上的温度。
【5】今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。
要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。
干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%。
试求：（a）水分蒸发量W；（b）空气消耗量L、单位空气消耗量l；（c）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。
【6】在直径3.00m的卧式圆筒形贮藏罐内装满花生油，花生油密度为920 kg/m3，贮罐上部最高点处装有压力表，其读数为70kPa。
问最大绝对气压是多少?（答案：198.3KPa）【7】封闭水箱内水面上真空度为0.98kPa，敞口油箱中油面比水箱水面低1.50m。
水箱和油箱间连着一压力计，指示液为水银，读数为0.200m，若压力计与水箱相连的臂管内水银液面与水箱水面的高度差为6.11m，求油的密度。
（答案：747Kg/m3）【8】用虹吸管从高位牛奶贮槽向下方配料槽供料。
高位槽和配料槽均为常压开口式。
今要求牛奶在管内以1m/s流速流动，估计牛奶在管内的能量损失为20J/kg，试求高位槽液面虹吸管出口高几米？（答案：2.092m）【9】牛奶以0.75kg/s的流量流经某泵时压力升高70.5kPa。
牛奶的密度为1050 kg/m3，求泵的有效功率。
若泵的效率为75%，求泵的轴功率。
（答案：50.36W, 67.14W）【10】用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，流量为45 m3/h，槽内水位维持稳定，泵入口与贮槽水面的垂直距离为1.5m，水洗塔顶水管出口与贮槽液面的垂直距离为14m。
管路尺寸均为Φ76mm×2.5mm。
在操作条件下，泵入口真空表读数为25kPa，塔顶水管出口压力表读数为98 kPa，水流经吸入管和排除管的能量损失分别为2u2和10u2，试求泵的有效功率。
【11】面包炉的炉墙由一层耐火黏木砖,一层红砖,中间填以硅藻土填料层所组成.硅藻土层厚度为50mm,热导率为0.14 W/(m·K),红砖层厚度为250mm，热导率为0.7 W/(m·K).试求红砖层厚度必须增加多少倍,才能使不采用硅藻土的炉墙与上述炉墙的热阻相同。
【12】直径为Ф60mmх3mm的钢管用30mm厚的软木包扎,其外用100mm厚的保温灰包扎,以作为绝热层.现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层表面温度为10℃。
已知软木和保温灰的平均热导率分别为0.043和0.07 W/(m·K),试求每米管长的冷量损失量,W/m.。
【13】牛奶在Ф32mmх3.5mm的不锈钢管中流过,管外用蒸汽加热.管内牛奶的表面传热系数为500 W/(m2·K),管外蒸汽对管壁的表面传热系数为2000 W/(m2·K)。
不锈钢的热导率为17.5 W/(m·K),求总热阻和传热系数.如管内有0.5mm厚的有机垢层,其热导率为 1.5 W/(m·K),求热阻为原来的多少倍?【14】在果汁预热器中,参加换热的热水进口温度为98℃,出口温度为75℃.果汁的进口温度为5℃,出口温度为65℃.求两种流体顺流和逆流时的平均温度差,并将两者作比较。
【15】用套管换热器将果汁由80℃冷却到20℃,果汁比热容为3187J/(kg ·K),流量为150kg/h.冷却水与果汁呈逆流进入换热器,进口和出口温度分别为6℃和16℃.若传热系数为350 W/(m 2·K),计算换热面积和冷却水流量。
【16】用单效蒸发器将果汁由固形物质量分数0.12浓缩到0.28,进料流量为88kg/h, 蒸发室中的温度为60℃, 沸点进料, 采用的加热蒸汽表压为69kPa,计算蒸汽耗量.【17】用单效蒸发器将果汁由固形物质量分数0.10浓缩到0.45/进料温度为51.7℃,进料液流量为2500kg/h.蒸发温度为54.4℃,溶液的沸点升高为2.32K,比热容为2.68 kJ/(kg ·K)。
加热蒸汽温度为121℃.蒸发器的传热系数为2.84kW/(m 2·K).求蒸汽器的换热面积和加热蒸汽经济性。
【18】在常压干燥器中，用新鲜空气干燥某种湿物料。
已知条件为：温度15℃，比焓33.5kJ/kg 的新鲜空气在加热室中升温至90℃后送入干燥器，离开干燥器的空气温度为50℃.干燥器的热损失为11.52MJ/h 。
每小时处理280kg 湿物料，湿物料干基含水量为0.15，进料温度15℃，干物料产品干基含水量为0.01，出料温度40℃，绝干物料比热容1.16kJ/(kg ·K)。
试求：（1）干燥产品质量流量；（2）水分蒸发量；（3）新鲜空气耗量。
【19】某糖厂用干燥器将砂糖湿基含水量由0.20干燥到0.05，每小时处理湿物料900kg 。
干燥介质原为20℃、相对湿度0.60的空气，经加热器升温到120℃进入干燥器。
离开干燥器的空气湿度为40℃，相对湿度0.80。
求：（1）水分蒸发量；（2）空气消耗量和单位空气用量；（3）产品量；（4）若鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量是多少？【20】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。
【21】一食品冷藏室由内层为19 mm 厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm 厚的混凝土所组成。
内壁面温度为-17.8 ℃,混凝土外壁面温度为29.4 ℃。