食品工程原理思考題與習題參考答案

1、思考題與習題參考答案思考題與習題參考答案緒論緒論一、填空1、經(jīng)濟核算2、物料衡算、經(jīng)濟核算、能量核算、物系的平衡關系、傳遞速率3、液體輸送、離心沉降、混合、熱交換、蒸發(fā)、噴霧干燥二、簡答1、在食品工程原理中，將這些用于食品生產(chǎn)工藝過程所共有的基本物理操作過程成為單元操作。例如，奶粉的加工從原料乳的驗收開始，需要經(jīng)過預熱殺菌、調(diào)配、真空濃縮、過濾、噴霧干燥等過程；再如，醬油的加工，也包含大豆的浸泡、加熱、殺菌、過濾等工序，這兩種產(chǎn)品的原料

2、、產(chǎn)品形式、加工工藝都有較大的不同，但卻包含了流體的輸送、物質(zhì)的分離、加熱等相同的物理操作過程。2、“三傳理論”即動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞。（1）動量傳遞理論。隨著對單元操作的不斷深入研究，人們認識到流體流動是一種動量傳遞現(xiàn)象，也就是流體在流動過程中，其內(nèi)部發(fā)生動量傳遞。所以凡是遵循流體流動基本規(guī)律的單元操作都可以用動量傳遞理論去研究。（2）熱量傳遞理論。物體在加熱或者冷卻的過程中都伴隨著熱量的傳遞。凡是遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作都

3、可以用熱量傳遞的理論去研究。（3）質(zhì)量傳遞理論。兩相間物質(zhì)的傳遞過程即為質(zhì)量傳遞。凡是遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作都可以用質(zhì)量傳遞的理論去研究。例如，啤酒的滅菌（熱量傳遞），麥芽的制備（動量傳遞，熱量傳遞，質(zhì)量傳遞）等。三傳理論是單元操作的理論基礎，單元操作是三傳理論具體應用。3、單元操作中常用的基本概念有物料衡算、能量衡算、物系的平衡關系、傳遞速率和經(jīng)濟核算。物料衡算遵循質(zhì)量守恒定律，是指對于一個生產(chǎn)加工過程，輸入的物料總量必定等于輸出

4、的物料總質(zhì)量與積累物料質(zhì)量之和。能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律，進入過程的熱量等于離開的熱量和熱量損失之和。平衡狀態(tài)是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象。平衡關系可用來判斷過程能否進行，以及進行的方向和能達到的限度。過程的傳遞速率是決定化工設備的重要因素，傳遞速率增大時，設備尺寸可以減小。為生產(chǎn)定量的某種產(chǎn)品所需要的設備，根據(jù)設備的型式和材料的不同，可以有若干設計方案。對同一臺設備，所選用的操作參數(shù)不同，會影響到設備費與操作費。因此，要用經(jīng)濟核算確定

5、最經(jīng)濟的設計方案。4、流體流動過程包括流體輸送、攪拌、沉降、過濾等。傳熱過程包括熱交換、蒸發(fā)等。傳質(zhì)過程包括吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥等。5、（略）流體流動流體流動即三項之和為一常數(shù)3、影響流體流動類型的因素包括流體的流速u、管徑d、流體密度ρ、流體的黏度μ。u、d、ρ越大，μ越小，就越容易從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?。上述中四個因素所組成的復合數(shù)群duρμ，是判斷流體流動類型的準則。這數(shù)群稱為雷諾準數(shù)，用Re表示。Re≤2000，流動類型為層流

6、；Re≥4000，流動類型為湍流；2000＜Re＜4000，流動類型不穩(wěn)定，可能是層流，也可能是湍流，或是兩者交替出現(xiàn)，與外界干擾情況有關。4、（1）觀察流體流動的情況：若流體的各質(zhì)點均作軸向流動，則為層流；若有徑向流動，則為湍流。（2）測流體的流速u、黏度μ、密度ρ和管道直徑d，計算Re=duρμ.Re≤2000，流動類型為層流；Re≥4000，流動類型為湍流；2000＜Re＜4000，流動類型不穩(wěn)定，可能是層流，也可能是湍流5、層流

7、運動時流體運動速度較慢，與管壁碰撞不大，因此阻力、摩擦系數(shù)與ε無關，λ只與Re有關。層流時，λ在粗糙管的流動與在光滑管的流動相同。湍流運動時δbε，阻力與層流相似，此時稱為水力光滑管。δbε，Re??δb??質(zhì)點通過凸起部分時產(chǎn)生漩渦?能耗?。五、計算題1、絕對壓強7.53104Pa2、高度1.92m3、（略）4、蒸汽壓6.46105Pa5、管底壓強1.15105Pa6、深度h≥5.1m7、16.63kN8、u果汁=2.75ms；u蒸汽

8、=26.21ms9、高度差0.191m10、qm=602kghr11、h=2.315m12、湍流13、水流速度1.5cms14、0.25倍15、真空度為5.53104Pa16、?p=959.5103Pa17、kWWPz6.33.3572??18、（1）阻力為原來的2倍；（2）阻力為原來的一半；（3）阻力不變19、39.06倍20、（略）21、該泵軸功率為7.5kw＞完成輸送任務所需功率7.01kW，故從功率角度考慮，該泵能完成輸送任務。