食品工程原理实验(整理版)

食品工程原理实验(整理版)
食品工程原理实验(整理版)

食品工程原理实验指导书

中国农业大学食品科学与营养工程学院

葛克山

前言

21世纪人类将进入知识经济的时代,人们正将其视为继农业经济、工业经济之后人类社会所面临的又一次生产方式、生活方式乃至思维方式的历史性变革。面对知识经济的到来,我国高等教育改革势在必行,以培养出知识面宽广且具有较强创新能力的人才。食品工程基础实验作为食品工程类创新人才培养过程中重要的实践环节,在食品工程教育中起着重要的作用,它具有直观性、实践性、综合性和创新性,而且还能培养学生具有一丝不苟、严谨的工作作风和实事求是的工作态度。因此,以培养实验研究过程中所需的各种能力和素质为目的,以强化创新能力为重点,对食品工程基础实验进行了相应的改革,更新了全部实验内容。更新后的实验主要是符合“素质教育”需要的综合型、研究型、设计型实验,同时实验设备也达到了国内领先水平。

本书作为食品工程基础实验的指导书,具有如下特点:(1)将实验研究过程中所需要的各种能力,通过不同的实验来培养;而工作作风和态度的培养则贯穿于每个实验环节。(2)实验内容通过必做和选做的结合,来达到因材施教的目的。(3)实验内容尽可能接近工厂实际,以训练工程能力。

由于编者水平有限,时间仓促,书中难免有不妥和错误之处,恳切希望读者批评指出。

目录

实验守则--------------------------------------------------------------------------------------------------4 对学生基本要求--------------------------------------------------------------------------------------- -4 实验1 离心泵性能测定实验-------------------------------------------------------------------------5 实验2 传热实验-------------------------------------------------------------------------------------9 实验3 过滤实验------------------------------------------------------------------------------------ 16 实验4 干燥实验----------------------------------------------------------------------------------------21

实验守则

讲究科学态度,

遵守课堂纪律,

敢于实事求是,

勤于动脑动手,

尊重老师指导,

爱护仪器设备,

注意人身安全,

保持环境卫生。

对学生基本要求

⒈实验前必须到现场结合实验装置,进行实验预习,列出书写报告所需要的原始数据表,并通过老师的检查提问,方可参加实验。

⒉实验做完后,所记录的数据经指导老师检查合格后,才可结束实验;实验若有短缺或不合理应该补全或重做。结束实验后,指导老师在原始数据表上签字。

⒊实验结束后,应将使用的仪器设备整理复原。检查水源、电源、汽源等是否已确实关断,并将场地打扫干净。

⒋用计算机整理数据时,要爱护计算机,不要胡乱操作,如计算机出现问题要及时报告老师,要节约打印纸。

⒌实验后要认真写实验报告,报告要求独立完成,若发现彼此抄袭,对有关的所有人都给低于及格分数线的低分。

⒍实验报告中,除了包括实验数据与计算结果的表格以及需要的标绘曲线外,还必须有计算举例。同组人取实验的不同序号进行举例,列出全部数字运算过程;若发现同组中两人用相同的序号进行计算举例,则两人的报告均给低分。

⒎对实验所测得的数据结果做必要的分析、讨论。

实验1 离心泵性能测定实验

一、

实验目的

1. 熟悉离心泵的操作方法。

2. 掌握离心泵特性曲线和管路特性曲线的测定方法、表示方法,加深对离心泵性能的了解。

3. 掌握离心泵特性管路特性曲线的测定方法、表示方法。

二、实验内容

1. 练习离心泵的操作。

2. 测定某型号离心泵在一定转速下,H (扬程)、N (轴功率)、η(效率)与Q (流量)

之间的特性曲线。

3. 测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。

三、实验原理

(一)离心泵特性曲线

离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下,离心泵的扬程H 、轴功率及 效率η均随流量Q 而改变。通常通过实验测出H —Q 、N —Q 及 η—Q 关系,并用曲线表 示之,称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线 的具体测定方法如下: ⒈ H 的测定:

在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程

入入

入出入出出

入出出出入

入入)--+-+-+

-=+++=+++f f H g

u u

g

P P Z Z H H g u g P Z H g u g P Z 2(222

222ρρρ

上式中出入-f H 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力(不包括泵体内部的流

动阻力所引起的压头损失),当所选的两截面很接近泵体时,与柏努利方程中其它项比较,

出入-f H 值很小,故可忽略。于是上式变为:

g

u u g

P P Z Z H 2(22入

出入

出入出)-+

-+

-=ρ 将测得的)入出Z Z -(和入出P P -的值以及计算所得的u 入,u 出代入上式即可求得H 的值。

⒉ N 的测定:

功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动,传动效率可视为1.0,所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即:

泵的轴功率N =电动机的输出功率,kW

电动机的输出功率=电动机的输入功率×电动机的效率。 泵的轴功率=功率表的读数×电动机效率,kw 。 ⒊ η的测定

N Ne =

η 其中 102

1000ρ

ρHQ g HQ Ne == kw

式中:η— 泵的效率; N — 泵的轴功率,kw ; Ne — 泵的有效功率,kw ; H — 泵的压头,m ; Q — 泵的流量,m 3/s ;ρ— 水的密度,kg/m 3。 (二)管路特性曲线

当离心泵安装在特定的管路系统中工作时,实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关,还与管路特性有关,也就是说,在液体输送过程中,泵和管路二者是相互制约的。

在一定的管路上,泵所提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。若将泵的特性曲线与管路特性曲线绘在同一坐标图上,两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此,可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线,从而得出管路特性曲线。泵的压头H 计算同上。

四、实验装置的流程

水泵1将水槽10内的水输送到实验系统,用流量调节阀6调节流量,流体经涡轮流量

计9计量后,流回储水槽。流程示意图见图1。

图1 离心泵性能测定实验装置流程示意图

1-离心泵 2-真空表 3-压力表 4-变频器 5-功率表 6-流量调节阀 7-实验管路 8-温度计9-涡轮流量计10-实验水箱11-放水阀 12-流量数显示仪

五、实验方法及步骤

1. 向储水槽10内注入清水。

2. 检查流量调节阀6,压力表3及真空表

(应关闭)。

3run

键启动离心

泵,缓慢打开调节阀6至全开。待系统内流体稳定,打开压力表和真空表的开关,方可测取数据。

4.测取数据的顺行可从最大流量至0,或反之。一般测10~12组数据。

5.每次在稳定的条件下同时记录:流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。

6.实验结束,关闭流量调节阀,停泵,切断电源。

六、注意事项

1.装置电路采用五线三相制配电,实验设备应良好地接地。

2.使用变频调速器时一定注意FWD指示灯亮,切忌按REV指示灯亮,电机反转。

3. 启动离心泵前,关闭压力表和真空表的开关以免损坏压强表。

七、报告内容

⒈将实验数据和计算结果列在数据表格中(见表1),并以一组数据进行计算举例。

⒉在合适的坐标系上标绘离心泵的特性曲线,并在图上标出离心泵的各种性能(泵的型号、转速和高效区)。

3.思考题

⑴试分析实验数据,看一看,随着泵出口流量调节阀开度的增大,泵入口真空表读数是减少还是增加,泵出口压强表读数是减少还是增加。为什么?

⑵本实验中,为了得到较好的实验结果,实验流量范围下限应小到零,上限应尽量的大。为什么?

⑶离心泵的流量,为什么可以通过出口阀来调节?往复泵的流量是否也可采用同样的方法来调节。为什么?

实验2 传热实验

一、实验目的

⒈ 通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究,掌握对流传热系数i α的测定方法,加深对其概念和影响因素的理解。并应用线性回归分析方法,确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。

⒉ 通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究,测定其准数关联式Nu=BRe m 中常数B 、m 的值和强化比Nu/Nu 0,了解强化传热的基本理论和基本方式。

⒊ 了解套管换热器的管内压降p ?和Nu 之间的关系。 二、 实验内容与要求

三、实验原理

普通(光滑管)套管换热器传热系数及其准数关联式的测定

⒈ 对流传热系数i α的测定

对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律,用实验来测定。因为i α<

管内的对流传热系数≈i α 热冷流体间的总传热系数()i m i s t Q K ??=/ (W/m 2·℃)

i

m i

i S t Q ??≈

α (1) 式中:i α—管内流体对流传热系数,W/(m 2?℃); Q i —管内传热速率,W ;

S i —管内换热面积,m 2; mi t ?—对数平均温差,℃。 对数平均温差由下式确定:

)

()(ln

)

()(2121i w i w i w i w mi t t t t t t t t t -----=

? (2)

式中:t i1,t i2—冷流体的入口、出口温度,℃;

t w —壁面平均温度,℃;

因为换热器内管为紫铜管,其导热系数很大,且管壁很薄,故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等,用t w 来表示,由于管外使用蒸汽,近似等于热流体的平均温度。 管内换热面积:

i i i L d S π= (3)

式中:d i —内管管内径,m ;

L i —传热管测量段的实际长度,m 。 由热量衡算式:

)(12i i pi i i t t c W Q -= (4)

其中质量流量由下式求得:

3600

i

i i V W ρ=

(5) 式中:V i —冷流体在套管内的平均体积流量,m 3 / h ; c pi —冷流体的定压比热,J / (kg ·℃); ρi —冷流体的密度,kg /m 3。 c pi 和ρi 可根据定性温度t m 查得,2

2

1i i m t t t +=为冷流体进出口平均温度。t i1,t i2, t w , V i 可采取一定的测量手段得到。

⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定

流体在管内作强制湍流,被加热状态,准数关联式的形式为

n i m

i

i A Nu Pr Re =. (6)

其中: i i

i i d Nu λα=

, i i i i i d u μρ=Re , i

i pi i

c λμ=Pr 物性数据λi 、c pi 、ρi 、μi 可根据定性温度t m 查得。经过计算可知,对于管内被加热的空气,普兰特准数Pr i 变化不大,可以认为是常数,则关联式的形式简化为:

4

.0Pr Re i

m

i i A Nu = (7) 这样通过实验确定不同流量下的Re i 与i Nu ,然后用线性回归方法确定A 和m 的值。 强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定

强化传热又被学术界称为第二代传热技术,它能减小初设计的传热面积,以减小换热器的体积和重量;提高现有换热器的换热能力;使换热器能在较低温差下工作;并且能够减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗,更有效地利用能源和资金。强化传热的方法有多种,本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。

螺旋线圈的结构图如图1所示,螺旋线圈由直径3mm 以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。将金属螺旋线圈插入并固定在管内,即可构成一种强化传热管。在近壁区域,流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转,一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动,因而可以使传热强化。由于绕制线圈的金属丝直径很细,流体旋流强度也较弱,所以阻力较小,有利于节省能源。螺旋线圈是以线圈节距H 与管内径d 的比值以及管壁粗糙度(h d /2)为主要技术参数,且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。科

学家通过实验研究总结了形式为m

B Nu Re =的经验公式,其中B 和m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。

在本实验中,采用关滑管中的实验方法确定不同流量下的Re i 与i Nu ,用线性回归方法可确定B 和m 的值。

单纯研究强化手段的强化效果(不考虑阻力的影响),可以用强化比的概念作为评判准则,它的形式是:0Nu Nu ,其中Nu 是强化管的努塞尔准数,Nu 0是普通管的努塞尔准数,显然,强化比0Nu Nu >1,而且它的值越大,强化效果越好。需要说明的是,如果评判强化方式的真正效果和经济效益,则必须考虑阻力因素,阻力系数随着换热系数的增加而增加,从而导致换热性能的降低和能耗的增加,只有强化比较高,且阻力系数较小的强化方式,才是最佳的强化方法。 四、实验装置

⒈ 实验流程图及基本结构参数

实验流程图见图2-2,基本结构参数见表1。

图1 螺旋线圈强化管内部结构

图2 空气-水蒸气传热实验装置流程图

1、普通套管换热器;

2、内插有螺旋线圈的强化套管换热器;

3、蒸汽发生器;

4、旋涡气泵;

5、旁路调节阀;

6、孔板流量计;

7、风机出口温度(冷流体入口温度)

测试点;8、9空气支路控制阀;10、11、蒸汽支路控制阀;

12、13、蒸汽放空口;14、蒸汽上升主管路;15、加水口;16、放水口;

17、液位计;18、冷凝液回流口

如图2所示,实验装置的主体是两根平行的套管换热器,内管为紫铜材质,外管为不锈钢管,两端用不锈钢法兰固定。实验的蒸汽发生釜为电加热釜,内有1根2.5kW螺旋形电加热器,用200伏电压加热(可由固态调压器调节)。气源选择XGB-2型旋涡气泵,使用旁路调节阀调节流量。蒸汽空气上升管路,使用三通和球阀分别控制气体进入两个套管换热器。

空气由旋涡气泵吹出,由旁路调节阀调节,经孔板流量计,由支路控制阀选择不同的支路进入换热器。管程蒸汽由加热釜发生后自然上升,经支路控制阀选择逆流进入换热器壳程,由另一端蒸汽出口自然喷出,达到逆流换热的效果。

装置结构参数如表1所示。

表1 实验装置(换热管)结构参数

⒉ 实验的测量手段 ⑴ 空气流量的测量

空气主管路由孔板与差压变送器和二次仪表组成空气流量计,孔板流量计为标准设

计,其流量计算式为:

6203.00)(113.18P V t ??= (8)

式中: 0t V - 20℃ 下的体积流量,m 3

/h ;

P ?-孔板两端压差,kPa 。

实验条件下的空气流量V (m 3

/h)则需按下式计算: 0

2732730t t

V V t ++?

= (9)

式中:V -实验条件(管内平均温度)下的空气流量,m 3

/h ;

t -换热器管内平均温度,℃; t 0=20℃。 (2)温度测量

(a) 空气入传热管前的温度t 1 ( ℃ )由电阻温度计测量,可由数字显示仪表直接读出。 (b) 空气出传热管测量段时的温度t 2 ( ℃ )由电阻温度计测量,可由数字显示仪表直接读出。

(c) 管外壁面平均温度tw( ℃ )由数字温度计测出,(热电偶是由铜─康铜组成)。 五、实验方法及步骤

1.实验前的准备,检查工作.

(1) 向电加热釜加水至液位计上端红线处。

(2) 向冰水保温瓶中加入适量的冰水,并将冷端补偿热电偶插入其中。 (3) 检查空气流量旁路调节阀是否全开。

(4) 检查蒸气管支路各控制阀是否已打开。保证蒸汽和空气管线的畅通。 (5) 接通电源总闸,设定加热电压,启动电加热器开关,开始加热。 2. 实验开始. 人工实验操作

(1).合上电源总开关。

(2).打开加热电源开关,设定加热电压(不得大于200V),直至有水蒸气冒出,在整个实验过程中始终保持换热器出口处有水蒸气。

实验装置面板图

(3).启动风机并用放空阀来调节流量,在一定的流量下稳定5~10分钟后分别测量空气的流量,空气进,处口的温度,由温度巡检仪测量(1-光滑管空气入口温度;2-光滑管空气出口温度;3-螺旋管空气入口温度;4-螺旋管空气出口温度),换热器内管壁面的温度由温度巡检仪(1-光滑管壁面温度;2-螺旋管壁面温度)测得。然后,在改变流量稳定后分别测量空气的流量,空气进,处口的温度, 壁面温度后继续实验。

(4).实验结束后,依次关闭加热电源、风机和总电源。一切复原。

六、注意事项

⒈由于采用热电偶测温,所以实验前要检查冰桶中是否有冰水混合物共存。检查热电偶的冷端,是否全部浸没在冰水混合物中。

⒉检查蒸汽加热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后,进行下一实验之前,如果发现水位过低,应及时补给水量。

⒊必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前,两蒸汽支路控制阀之一必须全开。在转换支路时,应先开启需要的支路阀,再关闭另一侧,且开启和关闭控制阀必须缓慢,防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。

⒋必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前,三个空气支路控制阀之一和旁路调节阀(见图2)必须全开。在转换支路时,应先关闭风机电源,然后开启和关闭控制阀。

⒌调节流量后,应至少稳定5~10分钟后读取实验数据。

⒍实验中保持上升蒸汽量的稳定,不应改变加热电压,且保证蒸汽放空口一直有蒸汽放出。

七、报告内容

⒈实验的原始数据表、数据结果表(换热量、传热系数、各准数以及重要的中间计算

结果)、准数关联式的回归过程、结果与具体的回归方差分析,并以其中一组数据的计算举例。

2.在同一双对数坐标系中绘制光滑管和螺旋管实验的Nu~Re的关系图。

3.对实验结果进行分析与讨论。

实验3 过滤实验

一、实验目的

⒈ 掌握恒压过滤常数K 、e q 、e τ的测定方法,加深对K 、e q 、e τ的概念和影响因素的理解。

⒉ 学习滤饼的压缩性指数s 和物料常数k 的测定方法。

3. 学习对实验结果进行科学的分析,分析出每个因素重要性的大小,指出试验指标随各因素变化的趋势,了解适宜操作条件的确定方法。 二、实验内容

1. 分小组进行实验,测定每个实验条件下的过滤常数K 、e q 、e τ。

2.对试验指标K 进行极差分析和方差分析;指出各个因素重要性的大小;讨论K 随其影响因素的变化趋势;以提高过滤速度为目标,确定适宜的操作条件。 三、实验原理

⒈ 恒压过滤常数K 、e q 、e τ的测定方法

过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程,过滤介质通常采用带有许多毛细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。含有固体颗粒的悬浮液在一定压力的作用下液体通过过滤介质,固体颗粒被截留在介质表面上,从而使液固两相分离。

在过滤过程中,由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上,滤饼厚度增加,液体流过固体颗粒之间的孔道加长,而使流体流动阻力增加。故恒压过滤时,过滤速率逐渐下降。随着过滤进行,若得到相同的滤液量,则过滤时间增加。 恒压过滤方程

)()(2e e K q q ττ+=+ (3-1) 式中:q —单位过滤面积获得的滤液体积,m 3 / m 2; e q —单位过滤面积上的虚拟滤液体积,m 3 / m 2; τ—实际过滤时间,s ; e τ—虚拟过滤时间,s ; K —过滤常数,m 2/s 。 将式(3-1)进行微分可得:

e q K

q K dq d 2

2+=τ 用差分代替微分,得:

22

e q q q K K

τ?=+? (3-2)

式中:q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积(在实验中一般等量分配),m 3/ m 2;

τ?— 每次测定的滤液体积q ?所对应的时间,s ;

q — 相邻二个q 值的算术平均值,m 3/ m 2。

式(3-2)是一个直线方程式,于普通坐标上以q τ??为纵坐标,q 为横坐标将式(3-2)标绘成一直线,可得该直线的斜率K

2

和截距e q K 2,从而求出K 、e q 。至于e τ可由下式求

出:

e e K q τ=2

(3-3) 2. 压缩指数s 及物料特性常数k 的测定方法

改变过滤压差ΔP ,重复上述操作,可求得对应的K 。 由过滤常数的定义式:

s p k K -?=12 (3-4) 两边取对数,得:

)2lg(lg )1(lg k p s K +?-= (3-5) 因常数='=

ν

μr k 1

,故K 与p ?的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线,直线的斜率为s -1,由此可求得滤饼的压缩性指数s ,截距为lg (2k ),由此可求得物料特性常数k 。

四、实验装置

本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成,其流程示意如图1。

1-空气压缩机;2-压力灌;3-安全阀;4,5-压力表;6-清水罐;7-滤框; 8-滤板;9-手轮;10-通孔切换阀;11-调压阀;12-量筒;13-配料罐;14-地沟

图1 板框压滤机过滤流程

CaCO3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后,利用压差送入压力料槽中,用压缩空气加以搅拌使CaCO3不致沉降,同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤,滤液流入量筒计量,压缩空气从压力料槽上排空管中排出。

板框压滤机的结构尺寸:框厚度20mm,每个框过滤面积0.0177m2,框数2个。

空气压缩机规格型号:风量0.06m3/min,最大气压0.8MPa。

五、实验方法及操作步骤

1.实验准备

(1)配料:在配料罐内配制含CaCO310%~30%(wt. %)的水悬浮液,碳酸钙事先由天平称重,水位高度按标尺示意,筒身直径35mm。配置时,应将配料罐底部

阀门关闭。

(2)搅拌:开启空压机,将压缩空气通入配料罐(空压机的出口小球阀保持半开,进入配料罐的两个阀门保持适当开度),使CaCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时,应将

配料罐的顶盖合上。

(3)设定压力:分别打开进压力灌的三路阀门,空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa(出厂已设定,实验时不需要再调压。

若欲作0.25MPa以上压力过滤,需调节压力罐安全阀)。设定定值调节阀时,压力

灌泄压阀可略开。

(4)装板框:正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿,滤布要绷紧,不能起皱。滤布紧贴滤板,密封垫贴紧滤布。(注意:用螺旋压紧时,千万不要把手

指压伤,先慢慢转动手轮使板框合上,然后再压紧)。

(5)灌清水:向清水罐通入自来水,液面达视镜2/3高度左右。灌清水时,应将安全阀处的泄压阀打开。

(6)灌料:在压力罐泄压阀打开的情况下,打开配料罐和压力罐间的进料阀门,使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处,关闭进料阀门。

2.过滤过程

(1)鼓泡:通压缩空气至压力罐,使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气,但又不能喷浆。

(2)过滤:将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门,打开出板框后清液出口球阀。此时,压力表指示过滤压力,清液出口流出滤液。

(3)每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻,每次△V取800ml左右。记录相应的过滤时间△τ。每个压力下,测量8~10个读数即可停止实验。若欲得到干而厚的滤饼,则应每个压力下做到没有清液流出为止。量筒交换接滤液时不要流失滤液,等量筒内滤液静止后读出△V值。(注意:△V约800ml时替换量筒,这时量筒内滤液量并非正好800ml。要事先熟悉量筒刻度,不要打碎量筒),此外,要熟练双秒表轮流读数的方法。

(4)一个压力下的实验完成后,先打开泄压阀使压力罐泄压。卸下滤框、滤板、滤布进行清洗,清洗时滤布不要折。每次滤液及滤饼均收集在小桶内,滤饼弄细后重新倒入料浆桶内搅拌配料,进入下一个压力实验。注意若清水罐水不足,可补充一定水源,补水时仍应打开该罐的泄压阀。

3.清洗过程

(1)关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态(阀门手柄与滤板平行为过滤状态,垂直为清洗状态)。

(2)打开清洗液进入板框的进出阀门(板框前两个进口阀,板框后一个出口阀)。此时,压力表指示清洗压力,清液出口流出清洗液。清洗液速度比同压力下过滤速度小很多。

(3)清洗液流动约1min,可观察混浊变化判断结束。一般物料可不进行清洗过程。结束清洗过程,也是关闭清洗液进出板框的阀门,关闭定值调节阀后进气阀门。

4.实验结束

(1)先关闭空压机出口球阀,关闭空压机电源。

(2)打开安全阀处泄压阀,使压力罐和清水罐泄压。

(3)卸下滤框、滤板、滤布进行清洗,清洗时滤布不要折。

(4)将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用,或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗。

六、实验报告

1.由恒压过滤实验数据求过滤常数K、q e、τe。

2.比较几种压差下的K、q e、τe值,讨论压差变化对以上参数数值的影响。

3.在直角坐标纸上绘制lgK~lg△p关系曲线,求出s。

4.实验结果分析与与讨论。

七、思考题

1.板框过滤机的优缺点是什么?适用于什么场合?

2.板框压滤机的操作分哪几个阶段?

3.为什么过滤开始时,滤液常常有点浑浊,而过段时间后才变清?

4.影响过滤速率的主要因素有哪些?当你在某一恒压下所测得的K、q e、τe值后,若将过滤压强提高一倍,问上述三个值将有何变化?

食品工程原理课程设计

设计任务书 1、设计题目:年处理量为4400吨桃浆蒸发器装置的设计; 试设计一套三效并流加料的蒸发器装置,要求将固形物含量10%的桃浆溶液浓缩到42%,原料液沸点进料。第一效蒸发器的饱和蒸汽温度为103℃,冷凝器的绝对压强为20kPa。 2、操作条件: (1)桃浆固形物含量:入口含量10%,出口含量42%; (2)加热介质:温度为103℃的饱和蒸汽,各效的冷凝液均在饱和温度下排出,假设各效传热面积相等,并忽略热损失; (3)每年按330天计,每天24小时连续生产。 3、设计任务: (1)设计方案简介:对确定的工艺流程及蒸发器型式进行简要论述。 (2)蒸发器的工艺计算:确定蒸发器的传热面积。 (3)蒸发器的工艺计算:确定蒸发器的传热面积。 (4)蒸发器的主要结构尺寸设计。 (3)绘制蒸发装置的流程图,并编写设计说明书。

目录 设计任务书 (1) 第1章绪论 (3) 1.1蒸发技术概况 (3) 1.1.1蒸发 (3) 1.1.2发生条件 (3) 1.1.3蒸发的两个基本过程 (3) 1.1.4影响因素 (3) 1.1.5影响蒸发的主要因素 (4) 1.2蒸发设备 (4) 1.2.1蒸发器 (4) 1.2.2蒸发器分类 (4) 1.2.3蒸发器的特点 (5) 1.3蒸发操作的分类 (7) 1.4蒸发在工业生产中的应用 (8) 第2章设计方案 (9) 2.1蒸发器的选择 (9) 2.2蒸发流程的选择 (9) 2.3操作条件 (10) 第3章蒸发器的工艺计算 (11) 3.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (11) 3.2估计各效溶液的沸点和有效总温度 (11) 3.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发器水量的初步计算 (13) 3.4蒸发器传热面积的估算 (14) 3.5有效温差的分配 (15) 3.6校正 (15) 3.7设计结果一览表 (17) 符号说明 (18) 参考文献 (20) 结束语 (21)

食品工程原理实验报告

姓名:陈蔚婷 学号:1363115 班级:13级食安1班 实验一:流体流动阻力的测定 、实验目的 1 ?掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 2?测定直管摩擦系数 入与雷诺准数Re 的关系,验证在一般湍流区内 入与Re 的关系曲线。 3?测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数 。 4?学会倒U 形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5?识辨组成管路的各种管件、阀门,并了解其作用。 、基本原理 流体通过由直管、管件(如三通和弯头等)和阀门等组成的管路系统时,由于粘性剪应力和涡流 应力的存在,要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过 管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1 ?直管阻力摩擦系数入的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时,阻力损失为: P f P 1 P 2 l U 2 W f d 2 即, 2d p f l u (1) (2) 式中:入一直管阻力摩擦系数,无因次; d —直管内径,m ; P f —流体流经I 米直管的压力降,Pa ; w f —单位质量流体流经I 米直管的机械能损失,J/kg ; p —流体密度,kg/m 3 ; l —直管长度,m ; u —流体在管内流动的平均流速, m/s 。

式中:Re —雷诺准数,无因次; 卩一流体粘度,kg/(m s )。 湍流时入是雷诺准数Re 和相对粗糙度(& /d 的函数,须由实验确定。 由式(2)可知,欲测定 入需确定I 、d ,测定 p f 、u 、p □等参数。I 、d 为装置参数(装置 参数表格中给出), P □通过测定流体温度,再查有关手册而得, u 通过测定流体流量,再由管径 计算得到。 2 ?局部阻力系数 的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法,即当量长度法和阻力系数法。 (1)当量长度法 流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为 l e 的同直径的管道所产生的机械 (2)阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数, 局部阻力的这种计算方法,称为阻力系数法。即: ,P f u 2 w' f 故 式中: 一局部阻力系数,无因次; P f —局部阻力压强降,Pa ;(本装置中,所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降, 直管段的压降由直管阻力实验结果求取。) p —流体密度,kg/m 3 ; 滞流(层流) 时, 64 Re Re du (3) (4) 能损失相当,此折合的管道长度称为当量长度,用符号 l e 表示。这样,就可以用直管阻力的公式来计 算局部阻力损失,而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、 则流体在管路中流动时的总机械能损失 W f 为: 阀门的当量长度合并在一起计算, l e W f (8) (9) 2 P f

食品工程原理-课程设计-橙汁

.. . .. . . 食品工程原理课程设计说明书 题目:日产量72吨浓缩橙汁的初步设计 年级:2014级 学院:农学院 专业:食品1404班 指导老师: 苑博华 成员:吴悠

目录 第一章前言 1.1 选题的意义 (4) 1.2 立题的意义 (4) 1.3厂址的选择 (4) 第二章设计方案简介 2.1 选题 (5) 2.2 设计拟定工作容 (5) 第三章工艺设计 3.1工艺流程图 (6) 3.2工艺操作要求 (7) 第四章设计计算 4.1 物料衡算 (8) 4.1.1 各流程物料衡算 (8) 4.1.2 调配衡算 (9) 4.1.3 设备选型 (10) 4.2 管路设计计算及泵的选型 4.2.1选管 (11) 4.2.2选泵 (11) 第五章设计评述 (13) 第六章参考文献 (14)

第一章前言 1 . 1选题的意义 橙子是世界上栽培最广、经济价值最高的橙子类水果,成熟后变成黄色果肉酸甜适度,汁多,富有香气,是生产饮料的重要原料。橙子营养丰富,含有丰富的维生素C、钙、磷、钾、β-胡萝卜素、柠檬酸、皮甙以及醛、醇、烯等物质,常常食用可以强化免疫系统,抑制肿瘤细胞生长,明显减少胆结石的发生,增强毛细管韧性,减少人体体的胆固醇吸收,降低血脂,深受人们喜爱。由于橙子出汁率高,有良好的风味,营养丰富,经过加工可制成酸甜可口的橙子饮料,既可以保留其大部分的营养成分和风味物质,又可以增加其附加价值,为农民的创收提供帮助。 1 . 2立题的意义 作为食品专业的学生,通过本次果蔬汁加工工艺学设计,我们已初步通过学习掌握果汁加工原料的质构与加工特性、果汁加工工艺、果汁加工设备、果汁在加工生产过程中常见的质量问题、果汁加工中物料衡算及管路设计等相关基本知识。参考果蔬汁现代生产加工相关文献,我们设计日产72吨橙子生产线,在设计过程中选择橙汁加工中合理的工艺流程,选择合适的加工设备,为实际生产加工橙子提供一定的用途。 1 . 3厂址的选择 橙汁工厂的选择一般倾向于设在原材料产地附近,厂址在城市外围,原材料产地附近的郊区,有利于销售,便于辅助材料和包装

食品工程原理课程教学基本要求

食品工程原理课程教学基本要求(征求意见稿) 一、本课程的地位、作用和任务 食品工程原理是食品科学与工程专业的一门主干课程和专业基础课程,具有较强的理论性,且与生产实际紧密相联系。学习本课程要求学生具备一定的物理学知识和物理化学知识。食品工程原理以食品加工单元操作为主要对象,研究食品物料在加工过程中的动量、能量、质量的传递与守恒关系。通过本课程的学习,掌握食品加工常见单元操作的基本原理与工艺计算,典型设备的设计计算。综合利用所学知识与食品工程生产实际相结合,着重培养分析与解决工程问题的方法和能力,为进一步学习食品领域的专业课程或从事食品工业生产及相关领域的工作打下扎实基础。 二、本课程的教学基本内容与要求 (一)理论教学部分 0. 绪论 (基本内容) 1)单元操作的基本概念;三种传递过程及其物理量的守恒 2)本课程的研究方法、学习要求 3)物理量的量纲与单位换算 (可选内容) 食品工程发展现状及趋势 1.流体流动 (基本内容) 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; 4)流体在管内的流动阻力:沿程阻力,局部阻力; 5)简单管路的计算 6)流量测量:测速管,孔板流量计,转子流量计; (可选内容) 非牛顿流体的流动阻力; 复杂管路(并联/分支)的计算; 2. 流体输送 (基本内容) 1)液体输送机械:离心泵;其他类型泵(容积泵、浓浆泵、磁力驱动泵); 2)气体输送机械:离心式风机,鼓风机和压缩机,真空泵及真空管路; 3)流体输送设备的种类特点及选型

食品工程原理期末复习单项选择题

食品工程原理期末复习 单项选择题 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

单项选择题:(从每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的号码写在题干后面的括号内) 1、一个标准大气压,以mmHg为单位是( B ) (A) 761 (B) 760 (C) (D) 9、一个标准大气压,以mH2O柱为单位是( B ) (A) (B) (C) (D) 2、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示,当流体流动属于层流时,雷诺数为( D ) (A) Re ≤ 1500 (B) Re ≤ 1600 (C) Re ≤ 1800 (D) Re ≤ 2000 10、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示,当流体流动属于湍流时,雷诺数为( C ) (A) Re >3500 (B) Re >3800 (C) Re >4000 (D) Re >4200 16、一个标准大气压,以cm2为单位是( B ) (A) (B) (C) (D) 25、一个标准大气压,以Pa为单位应为( B ) (A) ×104 (B) ×105 (C) ×106 (D) ×105 3、流体内部流动时产生的摩擦力,对流体的流动有阻碍的作用,称为流体的 ( D ) (A) 比热 (B) 密度 (C) 压力 (D) 粘性 5、流体流过任一截面时,需要对流体作相应的功,才能克服该截面处的流体压力,所 需的功,称为( C ) (A) 位能 (B) 动能 (C) 静压能 (D) 外加能量 6、流体流动时,上游截面与下游截面的总能量差为( D ) (A) 外加能量减动能 (B) 外加能量减静压能 (C) 外加能量减位能 (D) 外加能量减能量损失 7、输送流体过程中,当距离较短时,直管阻力可以( C ) (A) 加倍计算(B) 减半计算(C) 忽略不计(D) 按原值计算 8、泵在正常工作时,实际的安装高度要比允许值减去( B ) (A) 0.3m (B) 0.5-1m(C) 1-1.5m(D) 2m 12、流体流动时,由于摩擦阻力的存在。能量不断减少,为了保证流体的输送需要( D ) (A) 增加位能 (B) 提高动能 (C) 增大静压能 (D) 外加能量 13、利用柏努利方程计算流体输送问题时,需要正确选择计算的基准面,截面一般与 流动方向(C) (A) 平行(B) 倾斜(C) 垂直(D) 相交 14、输送流体时,在管道的局部位置,如突扩,三通,闸门等处所产生的阻力称为( B) (A) 直管阻力(B) 局部阻力(C) 管件阻力(D) 输送阻力 15、泵在正常工作时,泵的允许安装高度随着流量的增加而( B ) (A) 增加(B) 下降(C) 不变(D) 需要调整 17、离心泵启动时,泵内应充满输送的液体,否则会发生( A ) (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) 气化 19、流体内部的压强,以绝对零压为起点计算的是( C ) (A) 真空度 (B) 表压 (C) 真实压强 (D) 流体内部的静压 20、流体流动时,如果不计摩擦损失,任一截面上的机械能总量为( D ) (A) 动能加位能 (B) 动能加静压能 (C) 位能加静压能 (D) 总能量为常量 21、利用柏努利方程计算流体输送问题时,要正确的选择合理的边界条件,对宽广水 面的流体流动速度,应选择(C) (A) U = 1 (B) 0 < u < 1 (C) u = 0 (D) u < 0 22、输送流体时,泵给予单位质量流体的能量为( C ) (A) 升扬高度(B) 位压头 (C) 扬程(D) 动压头 23、往复式泵的分类是依据不同的(A) (A) 活塞(B) 连杆(C) 曲柄(D)汽缸 26、离心泵的实际安装高度,应该小于允许安装高度,否则将产生( B ) (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) ) 气化

食品工程原理课程设计

食品工程原理课程设计 ---管壳式冷凝器设计

目录 食品工程原理课程设计任务书 (2) 流程示意图 (3) 设计方案的确定 (4) 冷凝器的造型计算 (6) 核算安全系数 (8) 管壳式冷凝器零部件的设计 (10) 设计概要表 (12) 主要符号表 (13) 主体设备结构图 (14) 设计评论及讨论 (14) 参考文献 (15)

(一)食品科学与工程设计任务书 一、设计题目: 管壳式冷凝器设计 二、设计任务: 将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体,送去冷库蒸发器使用。 三、设计条件: 1、冷库冷负荷Q0=1700KW; 2、高温库,工作温度0~4℃,采用回热循环; 3、冷凝器用河水为冷却剂,取进水温度为26~28℃; 4、传热面积安全系数5~15%。 四、设计要求: 1.对确定的设计方案进行简要论述; 2.物料衡算、热量衡算; 3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸; 4.计算阻力; 5. 编写设计说明书(包括:①.封面;②.目录;③.设计题目;④.流程示意图;⑤.流程及方案的说明和论证;⑥设计计算及说明;⑦主体设备结构图; ⑧设计结果概要表;⑨对设计的评价及问题讨论;⑩参考文献。) 6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构(3号图纸)、花板布置图(3号或4号图纸)。

(二)流程示意图 流程图说明: 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器,选用氨作制冷剂,采用回热循环,共分为4个阶段,分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸,经压缩后温度升高; 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器;F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却,放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中; 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低,并进入蒸发器; 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化,然后又被压缩机吸入,从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器,其具有结构紧凑,传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构,冷却水走管程,F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列,加大传热膜系数,增大进,出口水的温差,减少冷却水的用量。

食品工程原理实验报告

流化床干燥实验报告 姓名:张萌学号:5602111001 班级:食品卓越111班 一、实验目的 1.了解常压干燥设备的基本流程和工作原理。 2. 掌握测定干燥速度曲线的方法。 3. 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速 率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。 二、基本原理 1.干燥速率:单位干燥面积(提供湿分汽化的面积)、单位时间内所除去的湿分质量。 2.干燥速率的测定方法:利用床层的压降来测定干燥过程的失水量。需要用到的公式有: 物料中瞬间含水率X i=(△p-△p e)/△p e 式中:△p-时刻τ时床层的压差; 计算出每一时刻的瞬间含水率X i,然后将X i对干燥时间iτ作图,即为干燥曲线。 3.干燥过程分析: (1)物料预热阶段 (2)恒速干燥阶段 (3)降速干燥阶段。 非常潮湿的物料因其表面有液态水存在,当它置于恒定干燥条件下,则其温度近似等于热风的湿球温度tw ,到达此温度前的阶段称为

(1)阶段。在随后的第二阶段中,由于表面存有液态水,物料温度约等于空气的湿球温度tw,传入的热量只用来蒸发物料表面水分,在第(2)阶段中含水率X随时间成比例减少,因此其干燥速率不变,亦即为恒速干燥阶段。在第(3)阶段中,物料表面已无液态水存在,亦即若水分由物料内部的扩散慢于物料表面的蒸发,则物料表面将变干,其温度开始上升,传入的热量因此而减少,且传入的热量部分消耗于加热物料,因此干燥速率很快降低,最后达到平衡含水率而终止。(2)和(3)交点处的含水率称为临界含水率用X0表示。对于第(2)(3)阶段很长的物料,第(1)阶段可忽略,温度低时,或根据物料特性亦可无第二阶段。 三、实验装置与流程 1.主要设备及仪器 (1)鼓风机:BYF7122,370W; (2)电加热器:额定功率2.0KW; (3)干燥室:Φ100mm×750mm; (4)干燥物料:耐水硅胶; (5)床层压差:Sp0014型压差传感器,或U形压差计。 2.实验装置

食品工程原理课程设计

华中农业大学HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 题目:食品工程原理课程设计 班级:食工1002班 姓名:张国秀 学号: 2010309200212 日期: 指导老师:

列管式换热器设计任务书 一、设计题目:列管式换热器的设计 二、设计任务及操作条件 1、处理能力:6000㎏/h 2、设备形式:列管式换热器 3、操作条件 ①油:进口温度140℃,出口温度40℃; ②冷却介质:循环水,进口温度30℃,出口温度40℃; ③允许压强降:不超过107 Pa; 4、确定物性数据: 定性温度:可取流体进出口温度的平均值。 壳程油品的定性温度T=(140+40)/2=90℃ 管程循环水的定性温度t=(30+40)/2=35℃ 根据定性温度分别查取壳程和管程流体的有关物性数据:油在90℃时密度ρ0=825㎏/m3 比热容Cp0 =2.22 kJ/(㎏·℃) 黏度μ0=0.000715Pa·s 导热系数λ0=0.140 W/(m·℃) 水在35℃时密度ρi=994㎏/m3 比热容Cp i=4.08 kJ/(㎏·℃) 黏度μi=0.000725Pa·s 导热系数λi=0.626W/(m·℃) 5、每年按330天计算,每天24小时连续运行。

目录 第一节概述及设计方案简介 (5) 1 概述 (5) 1.1 换热器 (5) 1.2换热器的选择 (5) 1.3 流动空间的选择 (7) 1.4 流速的确定 (7) 1.5 材质的选择 (7) 1.6 管程结构 (8) 1.7 壳程结构 (9) 1.8 壳程接管 (10) 2 设计方案 (10) 3 主要符号参考说明 (11) 第二节工艺计算及主体设备设计计算 (12) 2.1 计算传热系数 (12) 2.1.1 计算管程对流传热系数 (12) 2.1.2 计算壳程对流传热系数 (12) 2.1.3 计算总传热系数 (12)

《食品工程原理》教学大纲

食品工程原理课程教学大纲 一、课程基本概况 课程名称:食品工程原理 课程名称(英文):PRINCIPLES OF FOOD ENGINEERING 课程编号:0611306 课程总学时:70学时(讲课60学时,实验10学时) 课程学分:3.5学分 课程分类:必修课 开设学期:第4学期 适用专业:食品科学与工程专业 先修课程:《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》等课程 后续课程:《粮油食品工艺学》、《畜产食品工艺学》、《果蔬食品工艺学》、《食品机械》、《食品工厂设计》 二、课程的性质、目的和任务 本课程是食品科学与工程专业主要的必修课之一。本课程是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基础上开设的一门专业基础课程,是承前启后,由理及工的桥梁。主要目的是培养分析和解决有关单元操作各种问题的能力,以便在食品生产、科研与设计中到强化生产过程,提高产品质量,提高设备生产能力及效率,降低设备投资及产品成本,节约能耗,防止污染及加速新技术开发等。主要任务是:研究单元操作的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算(或选型)。 三、主要内容、重点及深度 (一)理论教学 绪论 目的要求:了解食品工程原理的性质、任务、学习方法;掌握单位换算、物料衡算、能量衡算的基本方法。 主要内容: 一、食品工程原理的发展历程 二、食工原理的性质、任务、与内容 三、单位制与单位换算 四、物料衡算 五、能量衡算 六、过程平衡与速率 重点:单元操作的概念单位换算、物料衡算、能量衡算。 难点:经验公式的单位变换、试差计算法 1 / 8

第一章流体流动 目的要求:使学生了解流体平衡和运动的基本规律,熟练掌握静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力,在此基础上解决管路计算、输送设备功率计算等问题。 重点:静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力 难点:柏努力方程式的推导及其应用、流动边界层的概念、流动阻力计算公式的推导 主要内容: 第一节流体静力学方程式及其应用 一、流体静力学方程式 二、流体静力学基本方程式的应用 第二节流体在管内的流动 一、稳定流动与不稳定流动 二、连续性方程式 三、柏努利方程式 四、柏努利方程式的应用 第三节流体在管内的流动阻力 一、顿粘性定律与流体的粘度 二、流动类型与雷诺准数 三、滞流与湍流 四、边界层的概念 五、流动阻力 第四节管路计算与流量测量 一、管路计算 二、流量测量 第二章粉碎与筛分 目的要求:掌握粉碎与筛分单元操作的基本概念、基本原理和基本计算。 重点:粒度的大小、形状及分布,粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率 难点:食品物料粒度的大小、形状及分布,粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率。 主要内容: 第一节粉碎 一、概述 二、粉碎理论 第二节筛分 一、筛分理论

新食品工程原理复习题及答案

一、填空题: 1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为_0.0157m3.s-1_.平均流速为__ 2.0m.s-1____。 2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的_____倍。2;1/4 3. 离心泵的流量常用________调节。出口阀 4.(3分)某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为_________.4905w 5. 用饱和水蒸汽加热空气时,换热管的壁温接近__饱和水蒸汽;_的温度,而传热系数K值接近___空气____的对流传热系数。 6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型___、__、___.间壁式蓄热式直接混合式 7. 中央循环管式蒸发器又称__标准式__。由于中央循环管的截面积__较大_____。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的____要小__,因此,溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异,形成溶液的____自然__循环。 8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为__22kg.s-1 __,平均流速为_ 2.8m.s-1______。 9. 球形粒子在介质中自由沉降时,匀速沉降的条件是__粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时,其阻力系数=__24/ Rep ___. 10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)1140w 11. 非结合水份是主要以机械方式与物料相结合的水份。 12. 设离心机转鼓直径为1m,转速n=600 转.min-1,则在其中沉降的同一微粒,比在重力沉降器内沉降的速度快___201___倍。 13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。 本题目有题图:titu081.bmp 14. 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℃,则用水量WI__WII AI___A II。(大于,等于,小于) 大于,小于 15. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的____________,以使前一效引出的______________作后一效_________,以实现_____________再利用。为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽 16. 物料干燥时的临界水份是指_由恒速干燥转到降速阶段的临界点时,物料中的含水率;它比物料的结合水份大。 17. 如右图所示:已知,ρ水=1000kg.m-3,ρ空气=1.29kg.m-3,R=51mm,则△p=500_ N.m-2,ξ=_1(两测压点A.B间位差不计) 本题目有题图:titu141.bmp 18. 板框压滤机主要由__滤板、滤框、主梁(或支架)压紧装置等组成_,三种板按1—2—3—2—1—2—3—2—1的顺序排列组成。 19. 去除水份时固体收缩最严重的影响是在表面产生一种液体水与蒸汽不易渗透的硬层,因而降低了干燥速率。 20. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的_为低,以使前一效引出的_二次蒸汽作后一效加热用,以实现_二次蒸汽_再利用。 21. 恒定的干燥条件是指空气的_湿度、温度、速度_以及_与物料接触的状况_都不变。 22. 物料的临界含水量的大小与_物料的性质,厚度和恒速干燥速度的大小__等因素有关。 二、选择题: 1. 当离心泵内充满空气时,将发生气缚现象,这是因为( ) B. A. 气体的粘度太小 B. 气体的密度太小 C. 气体比液体更容易起漩涡 D. 气体破坏了液体的连续性 2. 降膜式蒸发器内溶液是(C )流动的。 A. 自然循环; B. 强制循环; C. 不循环 3. 当空气的t=t=tφ(A)。

最新整理食品工程原理名词解释和简答题复习课程

1.1.位能:由于流体在地球重力场中处于一定的位置而具有的能量。若任选一基准水平面作为位能的零点,则离基准垂直距离为Z的流体所具有的位能为mgz。 2.动能:由于运动而具有的能量。若流体以均匀速度u流动,则其动能为mv2/2.若流动界面上流速分布不均,可近似按平均流速进行计算,或乘以动能校正系数。 3.内能:物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和。对于不克压缩流体,其内能主要是流体的分子动能,对于可压缩流体,其内能既有分子动能,也有分子位能,如果单位质量流体所含的内能为e,则质量为m的流体所具有的内能E=me。在热力计算时,我们对某一状态下的内能变化值。 4.流动功:如果设备中还有压缩机或泵等动力机械,则外接通过这类机械将对体系做功,是为功的输入,相反也有体系对外做功的情形,是为功的输出,人为规定,外界对体系做功为正,体系对外界做工为负。 5.汽蚀:水泵叶轮表面受到气穴现象的冲击和侵蚀产生剥落和损坏的现象。吸上真空高度达最大值时。液体就要沸腾汽化,产生大气泡,气泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩,于是气泡又迅速凝成液体,体积急剧变小,周围液体就以极高速度冲向凝聚中心,造成几百个大气压甚至几千个大气压的局部应力致使叶片受到严重损伤。 6.汽蚀余量:指泵吸收入口处单位液体所具有的超过气化压力的富余能量, 7.泵的工作点:泵的特性曲线与某特定管路的特性曲线的交点。1.雷诺准数:Re=dup/u;是惯性力和黏性力之比,是表示流动状态的准数2努赛尔特准数:Nu:表示对流传热系数的准数3普兰特准数:Pr:表示物性影响的准数4格拉斯霍夫准数:Gr:表示自然对流影响的准数5粘度:液体在流动时,在其分子间产生内摩擦的性质,称为液体的黏性,粘性的大小用黏度表示,是用来表征液体性质相关的阻力因子;运动黏度是流体的动力黏度与流体的密度之比6热传导:是通过微观粒子(分子·原子·电子等)的运动实现能量传递;热对流:指流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程;热辐射:指物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程7水分结冰率:食品冻结过程中水分转化为冰晶体的程度;最大冰晶生成区:水分结冰率变化最大的温度区域(-1~5摄氏度)8形状系数:表证非球形颗粒与球形颗粒的差异程度。9分隔尺度:指混合物各个局部小区域体积的平均值;分隔强度:指混合物各个局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。10泵的工作点:将同一系统中的泵的特性曲线和某特定管路曲线,用同样的比例尺绘在一张图上,则这两条曲线的交点称为系统的工作点11温度场:某一瞬间空间中各点的温度分布;温度梯度:沿等温面法线方向上的温度变化率12颗粒群的频率分布曲线:将各个颗粒的相对应的颗粒百分含量绘制成曲线;累计分布曲线是将小于(大于)某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系绘制成表格或图形来直观表示颗粒粒径的累积分布13粉碎:利用机械力将固体物料破碎为大小符合要求的小块颗粒或粉末的单元操作;粉碎比“物料粉碎前后的平均粒度之比14床层空隙率:众多颗粒按某种方式堆积成固体定床时,床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率表示,数值等于床层空隙体积与床层总体积之比15床层的比表面:单位床层体积具有的颗粒表面积16水力光滑管:当δ﹥Δ时,管壁的凸凹不平部分完全被黏性底层覆盖,粗糙度对紊流核心几乎没有影响,此情况成为水力光滑管17紊流核心:黏性影响在远离管壁的地方逐渐减弱,管中大部分区域是紊流的活动区,这里成为紊流核心18允许吸上真空高度Hsp:在吸上真空高度上留有一定的余量,所得的吸上真空高度19最大吸上真空高度Hsmax:当泵的吸入口处的绝对压力Ps降低到与被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压Pv相等时,吸上真空高度就达到最大的临界值,称为最大吸上真空高度20泵的几何安装高度(吸入高度):指泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离21壁效应:壁面附近的空隙率总是大于床层内部,因阻力较小,流体在近壁处的流速必大于床层内部22黑体:A=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被该物体吸收;白体或镜体:R=1,表示投射到物体表面上的辐射能全被该物体反射;透热体:D=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被透过;灰体:能以相同的吸收率且部分地吸收所有波长范围的辐射能的物体;特点:a,灰体的吸收率

食品工程原理(下)期末试卷(B) 2006.6

江 南 大 学 考 试 卷 专 用 纸 《食品工程原理》(2)期末试卷(B ) 2006.6 (食品学院03级用) 使用专业、班级 学号 姓名 题 数 一 二 三 四 五 总 分 得 分 一、概念题 〖共计30分〗; (填空题每空1分,判断、选择题每小题各1分) 1 在填料塔吸收系数测定的实验中,本实验室所使用的填料有__拉西______环和___鲍尔_____环两种。 2 根据双膜理论,吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为( C )。 (A)两相界面存在的阻力; (B)气液两相主体中的扩散的阻力; (C)气液两相滞流层中分子扩散的阻力; 3 气体的溶解度随________的升高而减少,随 ___________的升高而增大。 4 精馏过程是利用 多次部分气化_______________和____多次部分冷凝____________的原理而进行的。 5 精馏塔设计时采用的参数(F ,x F ,,q, D ,x D ,R 均为定值),若降低塔顶回流液的温度,则塔内实际下降液体量__增大______,塔内实际上升蒸汽 量________。(增大,减少,不变,不确定) 6 二元溶液连续精馏计算中,进料热状态的变化将引起以下线的变化。( ) (A)平衡线; (B)操作线与q 线; (C)平衡线 本题得分 8. 判断题(对打√,错打×) ①干燥操作能耗大,但要从湿固体物料中除去湿份(水份),只能采用干燥 操作。( ) ②干燥过程中,湿物料表面并不总是保持为操作条件下空气的湿球温度。 ( ) 9. 干燥过程是________________和________________相结合的过程。 10 料液在高于沸点下进料时,其加热蒸气消耗量比沸点进料时的蒸汽消耗 量___少______, 因为此时料液进入蒸发器后有____闪蒸__________现象产生。 11多效蒸发的原理是利用减压的方 法使后一效的蒸汽压力和溶液的沸点较前一效的低,以使前一效引出的_____________作后一效的 ____________,从而实现____________再利用。 12萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M 位于 (A)溶解度曲线之上方区; (B)溶解度曲线上; (C)溶解度曲线之下方区; (D)座标线上。 13萃取是利用各组分间的 差异来分离液体混合液的。 (A)挥发度 (B)离散度 (C)溶解度 (D)密度。 14判断题(对打√,错打×) 从A 和B 组分完全互溶的溶液中,用溶剂S 萃取其中A 组分,如果 出现以下情况将不能进行萃取分离: (A) S 和B 完全不互溶,S 和A 完全互溶。 ( )

食品工程原理重点70750

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” 1

2 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

食品工程原理课程设计——蒸发器的设计

食品工程原理 课程设计说明书 任务名称:蒸发器的设计 设计人: 指导教师: 班级组别: 设计时间: 成绩:

目录 1、设计说明书 (2) 2、设计方案的确定 (3) 3、方案说明 (4) 4、物料衡算 (5) 5、热量衡算 (5) 6、工艺尺寸计算 (9) 7、附属设备尺寸计算 (15) 8、主要技术参数 (17) 9、计算结果汇总 (17) 10、设备流程及装备图 (18) 11、参考文献 (21)

设计说明书 一、题目: 蒸发器的设计 设计蒸发量为4吨/小时的双效真空浓缩装置,用于浓缩番茄酱的生产。已知进料浓度为%,成品浓度为28%,第一效真空度为600mmHg,第二效真空度为700mmHg。加热蒸汽的压力为0.15 MPa 二、原始数据: 1、原料:浓度为%的番茄酱 2、产品:浓度为28%的番茄酱 3、生产能力:蒸发量四吨每小时,一天工作10个小时 4、热源:加热蒸汽为饱和水蒸汽,压力 5、压力条件:第一效为600 mmHg的真空度,第二效为700 mmHg的真空度 三、设计要求内容: 1、浓缩方案的确定:蒸发器的型式、蒸发操作流程、蒸发器的效数等。 2、蒸发工艺的计算:进料量、蒸发水量、蒸发消耗量、温差损失、传热量、 传热面积等。 3、蒸发器结构的计算:加热室尺寸、加热管尺寸及排列、蒸发室尺寸、接管尺 寸等。 4、附属设备的计算:冷凝器、真空系统的选用 5、流程图及装配图绘制

四.设计要求 1、设计说明书一份; 2、设计结果一览表;蒸发器主要结构尺寸和计算结果及设备选型情况等; 3、蒸发器流程图和装配图 设计方案的确定 1.蒸发器的确定:选用外加热式蒸发器,它的特点是加热室与分离室分开,便 于清洗和更换。这种结构有利于降低蒸发器的总高度,所以可以采用较长的加热管。并且,因循环管不受热而增大了溶液的循环速度,可达1.5m/s。 2.蒸发器的效数:双效真空蒸发。真空操作的压力小,故在蒸发器内物料的沸 点就低,对于番茄这种热敏性较高的物料,采用真空蒸发降低沸点是有必要的。采用多效蒸发是减少加热蒸汽耗用量,提高热能经济性的有效措施。然而也不能无限地增加效数。理由如下:(1)效数越多,节省地加热蒸汽量就越少。由单效改为双效时,加热蒸汽用量可减少50%,但由四效改为五效只能节省10%,热能经济性提高不大。(2)效数越多,温度差损失越大,分配到各效的有效温度差就越小。为了维持料液在溶液沸腾阶段,每效的有效温度差不能小于5--7摄氏度。这样也限制了效数的增加。(3)热敏性溶液的蒸发,一般不超过三效。 3.加热方式:直接饱和蒸汽加热,压力。 4.操作压力:Ⅰ效为600 mmHg真空度,Ⅱ效为700 mmHg真空度。

食品工程原理实验(整理版)

食品工程原理实验指导书 中国农业大学食品科学与营养工程学院 葛克山

前言 21世纪人类将进入知识经济的时代,人们正将其视为继农业经济、工业经济之后人类社会所面临的又一次生产方式、生活方式乃至思维方式的历史性变革。面对知识经济的到来,我国高等教育改革势在必行,以培养出知识面宽广且具有较强创新能力的人才。食品工程基础实验作为食品工程类创新人才培养过程中重要的实践环节,在食品工程教育中起着重要的作用,它具有直观性、实践性、综合性和创新性,而且还能培养学生具有一丝不苟、严谨的工作作风和实事求是的工作态度。因此,以培养实验研究过程中所需的各种能力和素质为目的,以强化创新能力为重点,对食品工程基础实验进行了相应的改革,更新了全部实验内容。更新后的实验主要是符合“素质教育”需要的综合型、研究型、设计型实验,同时实验设备也达到了国内领先水平。 本书作为食品工程基础实验的指导书,具有如下特点:(1)将实验研究过程中所需要的各种能力,通过不同的实验来培养;而工作作风和态度的培养则贯穿于每个实验环节。(2)实验内容通过必做和选做的结合,来达到因材施教的目的。(3)实验内容尽可能接近工厂实际,以训练工程能力。 由于编者水平有限,时间仓促,书中难免有不妥和错误之处,恳切希望读者批评指出。

目录 实验守则--------------------------------------------------------------------------------------------------4 对学生基本要求--------------------------------------------------------------------------------------- -4 实验1 离心泵性能测定实验-------------------------------------------------------------------------5 实验2 传热实验-------------------------------------------------------------------------------------9 实验3 过滤实验------------------------------------------------------------------------------------ 16 实验4 干燥实验----------------------------------------------------------------------------------------21

传热实验实验报告

传热实验 一、实验目的 1、了解换热器的结结构及用途。 2、学习换热器的操作方法。 3、了解传热系数的测定方法。 4、测定所给换热器的传热系数K。 5、学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程,并实验之。 二、实验原理 根据传热方程Q=KA△tm,只要测得传热速率Q,冷热流体进出口温度和传热面积A,即可算出传热系数K。在该实验中,利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K,只要测出空气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空气的流量即可。 在工作过程中,如不考虑热量损失,则加热空气释放出的热量Q1与自来水得到的热量Q2应相等,但实际上因热损失的存在,此两热量不等,实验中以Q2为准。 三、实验流程和设备 实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计等组成。空气走管程,水走壳程。列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长进行计算。 实验流程图:

四、实验步骤及操作要领 1、熟悉设备流程,掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。 2、实验开始时,先开水路,再开气路,最后再开加热器。 3、控制所需的气体和水的流量。 4、待系统稳定后,记录水的流量、进出口温度,记录空气的流量和进出口温度,记录设备的有关参数。重复一次。 5、保持空气的流量不变,改变自来水的流量,重复第四步。 6、保持第4步水的流量,改变空气的流量,重复第四步。 7、实验结束后,关闭加热器、风机和自来水阀门。 五、实验数据记录和整理 1、设备参数和有关常数 换热流型错流;换热面积 0.4㎡ 2、实验数据记录

六、实验结果及讨论 1、求出换热器在不同操作条件下的传热系数。 计算数据如上表,以第一次记录数据序号1为例计算说明: 度 水的算数平均温度:水流量:空气流量:水气4.2029 .219.182/0222.03600 1000 1080/0044.03600 16 213=+=+==??=== -t t T s kg W s m V s J t t C W Q K kg J C p p /867.278)9.189.21(41830222.0)() /(418312=-??=-??=?=传热速率比热容:查表得,此温度下水的 K =-----=-----= ?2479.369.182.299 .21110ln 9.182.29)9.21110(ln )()() (对数平均温度水进 气出水出气进水进气出水出气进逆T T T T T T T T t m 9333 .269 .189.212.291100329.09 .181109 .189.2112211112=--=--==--=--= t t T T R t T t t P K =?=??ψ=?∴=ψ??2479.362479.360.10 .1逆查图得校正系数m t m t t t ) /(1717.192 1101 .192333.19) /(2333.192479 .364.0867 .27822K m W K K K m W t S Q K m ?=+= ?=?=??= 的平均值:传热系数

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