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。

柏努利方程的三种表达式

p1/ρ+gz1+u12/2 = p2/ρ+gz2+u22/2

p1/ρg+z1+u12/2g = p2/ρg+z2+u22/2g p1+ρgz1+ρu12/2 = p2 +ρgz2+ρu22/2

9.管中稳定流动连续性方程：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成反比。截面积愈大之处流速愈小，反之亦然。对于

圆形管道,不可压缩流体在管道中的流速与管道内径的平方成反比。

10.雷诺准数和影响流体流动类型的因素：u 、d 、ρ越大，μ越小，就越容易从层流转变为湍流。上述中四个因素所组成的复合数群du ρ/μ，是判断流体流动类型的准则。

Re < 2000 稳定的层流区

2000 < Re < 4000 由层流向湍流过渡区

Re > 4000 湍流区

11.

12.布拉修斯公式（Re 大于4000）：

12.冲层和湍流中心。10.流体在光滑管内作湍流流动时，摩擦系数λ与Re 和Δ/d 有关。

13. 13.管路计算的目的是确定流量、管径和能量之间的关系。管路计算包括设计型计算和操作型计算两种类型。

管路计算是连续性方程、柏努利方程、摩擦阻力计算式三式的具体应用。

14．流体流经并联管路系统时，遵循的原则是各并联管段的压强降相等、主管总流量等于各并联管段之和。

15．离心泵叶轮按有无挡板可分为闭式 ,半闭式 ,开式 。离心泵按叶轮串联的多少可分为单级泵 ,多级泵 。

16.离心泵多采用后弯叶片是因为输送液体希望获得的是静压头。

17．离心泵在启动前应灌泵，否则会发生气缚现象；离心泵的安装高度

应小于允许安装高度, 否则会发生汽蚀现象。

18.离心泵容易产生气蚀的的原因有液体温度过高；管道阻力过大；流体沸点低等。

19.离心泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。

20.离心泵的流量调节，通常在排出管线上装适当的调节阀改变离心泵

的转速或改变叶轮外径。

21. 离心泵的气蚀余量减小，则其抗气蚀能力增大。

22．造成离心泵的有效功率小于轴功率的原因。

轴功率指泵轴所获得的功率。由于有容积损失、水力损失与机械损失，故泵的轴功率要大于液体实际得到的有效功率

容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口

水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，由于流速大小和方向要改变，且发生冲击，而产生的能量损失。

机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量。

泵的转速是指离心泵、旋转泵的泵轴的转速或往复泵曲轴的转速，单位：r/min

23.正位移泵的流量与泵的压头及管路情况无关，因此不能简单的用调节排出管路的阀门来调节。正位移泵的流量调节方法有两种：一种是回路调节；一种是改变曲轴的冲程大小。

24.泵的特性曲线：

H —Q 曲线代表的是在一定转速下流体流经离心泵所获得的能量与流量的关系，是最为重要的一条特性曲线。

P －Q 曲线表示泵的流量Q 和轴功率P 的关系，P 随Q 的增大而增大。显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭

η—Q 曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点。

第二章 传 热

傅立叶定律是热传导的基本定律，其表达式为

特性曲线 ：在固定的转速下，离心泵的基本性能参数（流量、压头、功率和效率）之间的关系曲线。

强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n 的数值。

图上绘有三种曲线 Ｈ－Q 曲线

Ｎ－Q 曲线

η－Q 曲线