食品工程原理答案 冯骉 第11章
第十一章
11-1 已知湿空气的总压强为，温度为30℃，湿度为kg绝干空气，试计算其相对湿度、露点、绝热饱和温度、焓和空气中水汽的分压。[解]（1）H=(p T-p) 即= 解得：p=
30℃下水的饱和蒸汽压p s= =p/p s==89%（2）因t d是将湿空气等湿冷却而达到饱和时的温度，则水蒸气分压为时的温度为：
t d=℃
（3）假设t as=℃，由水蒸气表查得相应的水气分压p s为，则湿空气的饱和湿度为：H as=× kg/kg绝干空气
比热容c p H=+=+×= kJ/kg绝干空气
t as=t-r0(H as-H)/c p H=30-2490× 故与假设非常接近。
（4）I=+t+2490H=+××30+2490×= kJ/kg绝干空气
11-2 已知湿空气的温度为50℃，总压强为100kPa，湿球温度为30℃，试计算该湿空气以下各参数：（1）湿度；（2）相对湿度；（3）露点；（4）焓；（5）湿比热容。
[解]（1）由饱和水蒸气表查得，在t w=30℃时，水的饱和蒸汽压p s=，汽化潜热为r w=kg。在湿球温度下，空气的饱和湿度为：
H w=(p T-p s)=×=kg干空气
根据空气湿度计算式，可求得该空气的湿度为：
H=(t-t w)/r w=干空气
（2）由饱和水蒸气表查得，在t＝50℃下，水的饱和蒸汽压p s=。根据空气湿度计算式，可求得该空气中的水蒸汽分压为：
p=p T H/+H)=100×+=
空气的相对湿度为：=p/p s==%
（3）在露点下空气刚好达到饱和状态，空气中的水汽分压p=即为水在露点下的饱和蒸汽压，故由饱和水蒸气表查得，此空气的露点t d=23℃。
（4）I=+××50+2500×= kJ/kg干空气
（5）v H=(1/29+18)××(273+50)×(273×100)=kg干空气
11-3 若常压下某湿空气为20℃，湿度kg绝干空气，试求：（1）湿空气的相对湿度；（2）湿空气的比体积；（3）湿空气的比定压热容；（4）湿空气的质量焓。若将上述空气加热到50℃，再分别求上述各项。[解]（1）20℃时，由水的热力学性质表查出p s=
=×/ 解得=1=100%
该空气为水蒸气所饱和，不能作干燥介质用。
v H=+×(273+t)/273=kg干空气
c H=+×=
I=+××20+2490×=kg干空气
（2）50℃时，水蒸气的饱和蒸汽压为
当空气从20℃加热到50℃时，湿度没有变化，故：
=×/ =%
由计算结果看出，湿空气被加热后相对湿度降低了。
v H=+××(273+50)/273=kg干空气
湿空气的比定压热容只是湿度的函数，因此20℃与50℃时的湿空气比定压热容相同。
I=+××50+2490×=kg干空气
11-4 将质量流量干空气/s的湿空气A(t A=20℃，A=与质量流量㎏干空气/s的湿空气B（t B=80℃，B=）混合，求混合后空气的状态参量。[解]由H－I图查得两种空气的湿含量和焓如下：
H A=kg干空气I A=50kJ/kg干空气H B=kg干空气
I B=350kJ/kg干空气
H m=(m A H A+m B H B)/(m A+m B)=×+×/+= kg/kg干空气
I m=(m A I A+m B I B)/(m A+m B)=×50+×350)/+=125kJ/kg干空气
11-5 调节干燥需要的空气状态，干燥操作如图11-6所示。已知状态A：t A=30℃，t d=20℃，q v=500 m3 /h湿空气；状态B：通过冷凝器后，空气中的水分除去2㎏/h；状态C：通过加热器后，空气的温度t B=60℃，干燥器在常压﹑绝热条件下进行。水在不同温度下的饱和蒸汽压如下表：
t/℃10 15 20 30 40 50 60
p s/kPa
试求：（1）作空气状态变化图；（2）经过冷凝器后空气的温度和湿度；（3）经过加热器后空气的相对湿度。
[解]（1）由于给出了状态A的露点，故可由其对应的蒸气压计算该状态的湿度H A，根据给出的冷凝水量和空气量可确定H B，冷凝器内空气状态的变化由A到B’到B。冷凝器除去空气中的部分水分后，送到加热器等湿升温到C点（60℃）。在干燥器的干燥过程中空气增湿，到达A点，形成一个循环过程。空气状态变化如附图。
（2）根据露点温度t d可从给出的水的饱和蒸汽压数据中查到p s=，此值即为进入换热器l的空气的水蒸气分压p，因此：
H A=(p T-p s)=×干空气
v H=(1/29+H A/18)××(273+30)/273=kg干空气
故q m=q v/v H=500/=h
由物料衡算：q m’=q m(H A-H B)，所以：H B=H A-q m’/q m==kg干空气（3）根据湿含量的定义，在空气达到饱和时：H B=(p T-p s)
p s=H B p T/+H B)=×+=
查得温度为t B=16℃。此时的p s等于C点的空气中的水蒸气分压p，另外，由t c=60℃，从给出的数据中查到水的饱和蒸汽分压p s=。因此，该处空气的相对湿度为：
=p/p s===%
11-6 在一常压转筒干燥器中，将其物料从（湿基）含水量%干燥到%，干燥产品流量为600kg/h，空气进预热器前t0=25℃，相对湿度0=55%，经过预热器加热到t1=85℃后再进入干燥器，出干燥器时t2=30℃。物料进干燥器时1=24℃，出干燥器时2=60℃，绝干物料的比定压热容为(kg绝干物料.K)。假设干燥器的热损失为18000kJ/h，（25℃时水的饱和蒸汽压=）。试求：（1）绝干空气的质量流量；（2）在单位时间内预热器中的传热量。
[解] X1==kg绝干物料X2==kg绝干物料
G c=G2(1-w2)=600=597kg绝干物料/h
W=G c(X1-X2)=597 p=jp s=×=
H0=H1=×干空气
L= （a）
热量衡算：L(I1-I2)=G c(I’2-I’1)+Q L Q p=L(I1-I0)
I0=+××25+2490×=kg干空气
I1=+××85+2490×=kg干空气
I2=+×H2)×30+2490H2=+
I’1=+××24=kg绝干物料
I’2=+××60=kg绝干物料
Q p=L(I1-I0)=L L L (b)
联立式（a）及式（b）解得：H2=kg干空气
L=干空气/h Q p=L(I1-I0)==h
11-7 用回转干燥器干燥湿糖，进料湿糖湿基含水量为%，温度为31℃。每小时生产湿基含水量为%的产品4000kg，出料温度36℃。所用空气的温度为20℃，湿球温度为17℃，经加热器加热至97℃后进入干燥室，排除干燥室的空气温度为40℃，湿球温度为32℃。已知产品的比热容为。试求：（1）水分蒸发量；（2）空气消耗量；（3）加热器所用表压100kPa的加热蒸汽消耗量；（4）干燥器的散热损失；（5）干燥器的热效率。
[解]（1）W=G2(w1-w2)/(1-w1)=4000× （2）空气用量查湿空气的H －I图，得
H0=H1=kg干空气H2=kg干空气
则L=W/(H2-H1)=干空气/h
L’=L(1+H0)=×103×(1+=×103kg/h
（3）由H－I图可查得：I0=49kJ/kg干空气I1=125kJ/kg干空气I2=113kJ/kg干空气
故Q=L(I1-I0)=×103×(125-49)=198×103kJ/h
由书末附录的饱和水蒸气表可查得：表压100kPa的水汽化
热r=2205kJ/kg，则加热器加热蒸汽用量：D=Q/r=198×103/2205=90kg/h
（4）Q L=Q-L(I2-I0)-G2c p s(2-1)+Wc p w1
=198××103×(113-49)-400××(36-31)+××31=×103kJ/h （5）由H－I图可查得干燥空气的湿球温度t w=38℃，可由饱和水蒸气表查得对应此温度的汽化热为r=2405kJ/kg，则：
=Wr/Q=×2405/(198×103)=
11-8 某糖厂有一干燥器干燥砂糖结晶，每小时处理湿物料1000kg，干燥操作使物料的湿基含水量由40%减至5%。干燥介质是空气，初温为293K，相对湿度为60%，经预热器加热至393K后进入干燥器。设空气离开干燥器时的温度为313K，并假设已达到80%饱和。试求：（1）水分蒸发量；（2）空气消耗量和单位空气消耗量；（3）干燥收率为95%时的产品量；（4）如鼓风机装在新鲜空气进口处，鼓风机的风量应为多少
[解]（1）W=G1(w1-w2)/(1-w2)=1000×
（2）由湿空气的H——I图查得，当t0=293K和0=60%时，H0=kg 干空气；当t2=393 K和2=80%时，H2=kg干空气。
L=W/(H2-H1)=W/(H2-H0)=干空气/s
l=L/W=1/(H2-H0)=1/空气/kg水
（3）G2=G1-W=1000/=s G’2=×=s
（4）q v=Lv H=L+×t0/273=×+××293/173=s
11-9 在常压连续干燥器中将物料自含水量50%干燥至6%（均为湿基），采用废气循环操作，循环气量为从干燥器排出废气量的，混合在预热器并经预热器预热到54℃，且为等焓增湿干燥过程。已知新鲜空气的状态t0=25℃，H0=水/kg绝干空气，废气的状况为t2=38℃，H2=水/kg绝干空气，求每小时干燥1000kg湿物料所需的新鲜空气量及预热器的传热量。预热器的热损失不计。
[解] H m=+=×+×=kg干空气
I0=+××25+2490×=kg干空气
I2=+××38+2490×=kg干空气
I m=+= kJ/kg=+×t m+2490H m
t m=℃
W=G1(w1-w2)/(1-w2)=1000× L=W/(H2-H0)=468/干空气/h
L’=L(1+H0)=×104×(1+=×104kg/h
Q p=(L/×+××=×106kJ/h
11-10 某种颗粒状物料放在宽1200mm的金属传送带上进行干燥，空气以2m/s的速度垂直吹过物料层。空气预热到平均温度75℃，平均湿度为㎏水蒸气/㎏干空气。试求表面蒸发阶段每小时从每米长的传送带上蒸发的水分量。
[解] v H=+×(273+75)/273=+××(273+75)/273=kg干空气
L w =u 0/v H =2/=干空气/ = 已知空气t 1=75℃，H 1= kg/kg 干空气，从H ——I 图查出空气湿球温度t w1=34℃，并从饱和水蒸气性质表中查出相应水的汽化潜热r w =2415kJ/kg ，干燥速率为： d W /A d=a (t -t w )/r w =×(75-34)/2415=×10-4kg/
设传送带上物料干燥面积为传送带的面积（传送带的长度乘宽度），因此，每小时从每米长的传送带上蒸发的水分量为： W =×10-4××1×3600=h
11-11 温度66℃，湿含量为水蒸气/kg 干空气的空气以s 的流速平行流过料盘中的湿物料表面，试估算恒速干燥阶段的干燥速率。
[解]由空气H ——I 图查得t w =29℃，由饱和水蒸气表查得对应的汽化热r w =2430kJ/kg 。
v H =+××(273+66)/273=m 3 q m =u /v H =4/=
= u 0=(t -t w )/r w =×(66-29)/(2430×103)=×10-4kg/=
11-12 湿物料在恒定干燥条件下在5 h 内由干基含水量35%降至10%。如果物料的平衡含水量为4%（干基），临界含水量为14%（干基），求在同样的干燥条件下，将物料干燥到干基含水量6%需多少时间
[解] )04
.01.004.014.0ln 04.014.014.035.0(5c --+--=Ak G G c /Ak =
h 1.7)04
.006.004.014.0ln 04.014.014.035.0(92.1=--+--=τ
11-13 将1000kg （以绝干物料计）某板状物料在恒定干燥条件下进行干燥。干燥面积为55m 2，其初始含水量为kg 绝干物料，最终含水量为×10-2kg/kg 绝干物料，在热空气流速为s 情况下，其初始干燥速度为×10-4kg/，临界含水量为kg 绝干物料，平衡含水量为5×10-3kg/kg 绝干物料。设传质系数k x 与热空气流速的次方成正比。试求：（1）此物料干燥时间是多少（2）在同样条件下，欲将此物料最终含水量降低到×10-2kg/kg 绝干物料，其干燥时间为多少（3）欲将热空气流速提高到4 m/s 时，最终含水量仍为×10-2kg/kg 绝干物料，其干燥时间为多少
[
解]（1） K X =u 0/(X 0-X *)=×10-3/ h 35.3s 10206.1)005
.0025.0005.0125.0ln 005.0125.0125.015.0(003.05510004=?=--+--?=τ （2） h 51.4s 10624.1)005
.0015.0005.0125.0ln 005.0125.0125.015.0(003.05510004=?=--+--?=τ （3） K X ’=(4/=
h 925.0s 1033.3)005.0025.0005.0125.0ln 005.0125.0125.015.0(0109.05510003=?=--+--?=
τ
11-14 某板状物料的干燥速率与所含水分成比例，其关系可用下式表示：-d X /d=KX 。设在某一干燥条件下，此物料在30min 后，自初重66kg 减至50kg 。如欲将此物料在同一条件下，自原含水量干燥到原含水量的50%的水分需多长时间已知此物料的绝干物料质量为45kg 。
[解]
KX X =-τd d 积分得： 21ln 1d 121X X K X X K X X =-=?τ 111.0467.0ln 15.0K = 解得 K ＝ h -1
X 2’=(66-45)/(2×45)=kg
min 5.14h 242.0233
.0467.0ln 874.21'===
τ 11-15 采用干燥器对某种盐类结晶进行干燥，一昼夜将10t 湿物料由最初湿含量10%干燥最终湿含量1%（以上均为湿基）。热空气的温度为100℃，相对湿度为5%，以逆流方式通入干燥器。空气离开干燥器时的温度为65℃，相对湿度为25%。试求:：（1）每小时原湿空气用量；（2）产品量；（3）如干燥器的截面积为圆形，要求热空气进入干燥器的线速度为s ，试求干燥器的直径。在65℃时，空气中的水汽分压为汞柱。
[解]（1）G c =G 1(1-w 1)=10000×/24=375kg 干料/h
X 1=w 1/(1-w 1)==水/kg 干料
X 2=w 2/(1-w 2)==水/kg 干料
H 1=××760/×760)=kg 干空气
H 2=×××=kg 干空气
L =G c (X 1-X 2)/(H 2-H 1)=375×干空气/h
L ’=L (1+H 1)=×103×(1+=×103kg/h
（2）G 2=G c (1+X 2)=375×(1+=379kg/h
（3）q v =Lv H =L +××373/273=5200m 3/h
A =q v /u =5200/(3600×= D =1/2=
11-16 有一逆流操作的转筒干燥器，筒径，筒长7m ，用于干燥湿基含水量为3%的晶体，干燥后产品的湿基含水量为%。干燥器的生产
能力为1800kg产品/h。冷空气为t o=293K，o=60%，流经预热器（器内加热蒸汽的饱和温度为383K）后被加热至363K，然后送入干燥器。空气离开干燥器的温度为328K。晶体物料在干燥器中其温度由293K 升至333K而排出，绝对干料的比热为，干燥器的热损失为5kW。试求：（1）蒸发水分量；（2）空气消耗量及出口时的湿度；（3）预热器中加热蒸汽的消耗量（设热损失为10%）。
[解]（1）W=G2(w1-w2)/(1-w1)=×
（2）当t0=293 K，0=60%时，查图得H0=H1=kg干空气
I0=+×t0+2490H0=kg干空气
I1=+×t1+2490H1=kg干空气
G c=G2(1-w2)=×=s
X1=w1/(1-w1)==
X2=w2/(1-w2)==
c p1=+×=
c p2=+×=
G c I’1=××20=
G c I’2=××60=
+=LI2++5 （1）
I1=+×53+2490H2
（2）
L=W/(H2-H0)= （3）
联立（1）、（2）和（3）得：
H 2=kg 干空气 L =干空气/s I 2=kg 干空气
（3）Q p =L (I 1-I 0)×=× 383K 时水蒸汽的冷凝潜热为2232kJ/kg ，加热水蒸汽消耗量为：D ’=2232=s
11-17 今有一气流干燥器，将1200kg/h 的湿木屑从含水量30%干燥到15%（均为湿基）。木屑的平均直径为，绝干木屑的真实密度为703kg/m 3；其比热为，湿木屑进入干燥器的温度为293K ，由实验测定木屑的临界含水量为20%；平衡含水量为%（均为干基）。干燥介质为高温烟道气，气体进口温度为673K ；湿度为×10-2kg 水蒸气/kg 干气。试计算气流干燥器的直径和高度。
[解]本题是根据一定的生产任务设计一台气流干燥器，主要计算气流干燥器的直径与高度。气流干燥管可以选用变径管，亦可以选用等径管，本题中拟选用结构比较简单的等径管，
干燥器直径可由下式计算：D 气流干燥器的高度主要根据干燥介质与湿物料间的传热速率关系由下式计算：
2(0.785)m q
Z a D t α=?
应用以上两式计算气流干燥器的直径与高度，必须知道干燥介质消耗量L 与干燥介质的进、出口状态以及物料的进、出口状态，干燥介质与物料的进口状态已由题给。求解物料出口温度为2时，需要知道干燥介质的出口状态，而干燥介质的出口温度t 2，一般要求比物料出口温度2高10~30℃，或比入口气体的绝热饱和温度高20~50℃，以避
免其中水汽凝结。干燥介质消耗量L 与干燥介质出口湿度H 2可通过物料衡算与热量衡算求得。L 与H 2的求解又与物料的出口温度2有关，因此求2时要用试差法。
（1）水分蒸发量W
G c =1200×=840 kg/h=s
X 1=30/70=kg X 2=15/85=kg
W =G c (X 1-X 2)=× （2）干燥介质消耗量L 、出口湿度H 2和木屑出口温度2
假定干燥介质出口温度t 2=358 K ，木屑出口温度2=338 K ，干燥管热损失Q L 可略去不计，则蒸发水分所需要的热量Q 1可求得：
Q 1=W (2492+ 物料由q 1加热到q 2所需的热量Q 2可由下式求得：
Q 2=G c c p m (2-1)=×+××(338-293)=
L =W /(H 2-H 0)=(Q 1+Q 2)/[+(t 1-t 2)]
=+/[+××(673-358)]=s
H 2=W /L +H 1=+=kg
根据t 2=358 K ，H 2=kg ，查H －I 图得空气湿球温度t w =334K ，查饱和水蒸汽性质表，此时水的汽化潜热r w =2353kJ/kg ，将X 0=kg ，X 2=kg ，X *=kg ，c p s =代入下式中得：
*02()()***222022*2022353(0.20.042)1.36(358334)2()()(/)()()0.1760.0422353(0.1760.042) 1.36(358334)()3580.20.0423583342353(0.20.042) 1.36(358w s w r x x c t t w s w w s w r x x c t t x x x x t t t r x x c t t ωθθ----------=----------=----334)
解得2=336K ，与前面假定的2=338K 基本符合。
（3）干燥管直径D
干燥介质进、出口平均温度t m =(673+358)/2=516 K ，平均湿含量H m =+/2=kg 。
v H =+××516/273=kg
气体的密度g =(1+H m )/=(1+/=m 3
按干空气的性质查表得气体的导热系数 l 0=×10-5kW/ 气体的运动粘度 g =×10-5m 2/s
选用气体平均流速u 0=20m/s ，求得干燥管直径D 为： m 234.020
785.067.1516.0＝??=D 经圆整取D =，则气体实际平均流速：
s /m 4.272.0785.067.1516.0785.022H ＝）
（??==D Lv u g 计算木屑沉降速度u t ：0
s
p t 34ξρρgd u = 设Re d =1~500，5.0p 5.0d )/(10/10g g v u d Re ==ξ代入上式得
m/s 58.1]108.39651.01581.910428.07032[)152(5.115.065.135.115.0g g 5.10s t =???????==--）（）（v g d u ρρ 校核Re d =50097.1610
8.3958.110428.063g t
p >u t ，则干燥管直径选用 m 也是正确的。
（4）干燥管的高度Z
需先求取干燥管内传热量。表面蒸发阶段为：
Q 1=G c [(X 1-X 0)r w +(c s +X 1c p w )(t w -1)]
=[ 降速阶段： (t w +q 2)/2=(334+336)/2=335 K 查表得r =2350kJ/kg
Q 2=G c [(X 0-X 2)r +(c s +X 2c p w )(2-t w )]
=[ 总传热量为： Q =Q 1+Q 2=156+=170kW 全管传热对数平均温度差t m
m t ?=22112211ln )()(θθθθ-----t t t t =336
358293673ln )336358()293673(-----= 传热系数可算得： d p /0=2+
=×0/d p =××10-5/×10-3= kW/
则可算出： 181.067.14.2770310428.0233.06)(6)4π(3t g s p c 2＝）（）（-????=-=-u u d G D ρα 最后计算干燥管高度Z ： Z ＝
m 6.166
.125181.045.0170)785.0(m 2＝??=?t D aa q 11-18 在一单层圆筒形连续操作的沸腾床干燥器中，将2000kg 绝干物料/h 的球形颗粒状物料，从含水量6%干燥至%（以上均为干基）。物料平均直径为，密度为1500kg/m 3，颗粒床层的表观密度为700kg/m 3，物料的临界含水量为2%，平衡水分近似为零。绝热物料的比热为。空气预热到100℃，湿含量为kg 干空气进入干燥器，静止床层物料高度取为，试求干燥器的直径与物料在床层中的平均停留时间。
[解]本题是根据一定的生产任务设计一台单层圆筒形沸腾床干燥器。主要计算圆筒直径与物料在床层中的平均停留时间。设计沸腾床干燥
器须求沸腾床截面积A ，根据截面积A 计算圆筒直径D 。根据沸腾床直径D 与床层静止时高度Z ’确定床层中的持料量G 持，将G 持与处理量2×105kg/h 相比即得物料在床层中的停留时间。首先根据t 1=100℃，H 1=kg 干空气查图，找出t w =39℃，v H1=kg 干空气，c H1=。查附录得r w =2403kJ/kg ，g =×，g =×10-2W/。
湿空气的密度g =(1+H 1)v H1=(1+/=m 3
由于床层表观密度=(1-)s ，所以床层空隙率为：=1-700/1500= 设mf ==，计算最小流化速度u mf ：
u mf =294.053.011019.218053.081.9)94.01500105.0()1(180)(5323mf g 3
mf g s 2p ＝）－（）（－（）－－???????=--εμερρg d m/s 因为u g =(3~8)u mf ，故取u g =1m/s ，则空气质量流速L ’为：
L ’=u g /v H1=1/=
5.1p 30p )104g g g u d d μρλα（-?= 5.1533
23
1019.294.01105.01041021.3105.0）（＝-----????????α =
计算单位体积床层中物料表面积a ：
a =6(1-)/d p =6/×10-3)=5640m 2/m 3
体积传热膜系数a =×5640=144000W/
由于物料颗粒直径为，(a )实测值/(a )计算值=，则取a =144000×=72000W/
表面蒸发阶段所需床层截面积的计算：
1/w 1H w w 21c 1H w 11)(()(A e t t c L r X X G C L Z ）α---=-
2100004.102.015
.0720001m 30.13600
e 13910004.192.02403
003.006.02000＝）（）（）－（?-?-????=???-A
计算物料出口温度2，但要用t 1代替式中的t 2。
)()())(()(w 1s *0w )()(*
0*2w 1s *2w w 121w 0s *0w t t c X X r X X X X t t c X X r t t t t t c X X r --------=----θ
39
1001002--θ）（）－－（）－（）（）（3910026.1002.02403002.00003.0)39100(26.1)0003.0(24033910026.1002.02403--?---=-- 2=℃
降速阶段所需床层截面积计算：
2H w 2112m c )1()(H1w 1A c c L t c G c L
z a '-=--α???
c m =c s +X 2c w =+×=
226.112m 56.0e 104.1360092.04.65100394.6527.12000＝）
－（）（??--?=A 干燥过程所需床层总截面积为：
A =A 1+A 2=+=
干燥器筒体直径D 为： = D = 取D =
由于静止时床层高度Z ’=，则床层中持料量为：
G 持=’0=×××700=211kg
物料在床层中停留的时间为：=211/2000==380s
11-19 在干燥器内将湿物料自含水量50%干燥至含水量6%（以上均为湿基），用空气作干燥介质。新鲜空气的温度为298K ，湿度为水蒸气/kg 干空气。从干燥器排出的废气温度为333K ，湿度为水蒸气/kg 干空气。设空气在干燥器内状况的变化为等焓过程。试求下列三种操
作方式中，每干燥1000kg/h湿物料所需的新鲜空气量及所消耗的热量。（1）空气在预热器内一次加热到必要的温度后送入干燥器；（2）空气在预热器内只加热到373K，在干燥器中温度降至333K时，再用中间加热器加热到373 K继续进行干燥。（3）采用部分废气循环操作，新鲜空气量与废气量的比例为20：80的混合气体作为干燥介质，混合气体在预热器内一次加热到必要的温度后送入。
[解] W=G c(X1-X2)=1000×× kg/h=s
（1）新鲜空气：t A=298K，H A=kg干空气，I A=kg干空气；废气：t C=333K，H C=kg干空气，I C=kg干空气；预热后空气：H B=H A，I C=I B。从A点引等H线与从C点引等I线相交于B点。B点为：t B=413K。折线ABC 即代表干燥过程。
L=W/(H C-H B)=干空气/s
Q=L(I C-I A)=
（2）新鲜空气在预热过程中加热至373K，即从A点沿等H线垂直向上至B1点（t B1=373 K，H B1= kg/kg干空气）；进入干燥器沿等I线变化至C1点（t C1=333K，H C1=kg干空气）再用中间加热器加热至B2点（t B2=373K，H B2=kg干空气）；再进入干燥器沿等I线变化到出口废气状况即C点。折线AB1C1B2C表示此中间加热干燥过程。
由此可看出新鲜空气消耗量仅与水分蒸发量以及空气进出干燥器的湿度有关。此操作方式中三者都和操作（1）相同，故L仍为干空气/s。
总热消耗量：Q=L(I C-I B1+I B1-I A)=L(I C-I A)=501kW
（3）80％废气与20％新鲜空气混合，混合后气体温度t M 、湿度H M 、焓I M 分别为：
t M =×298+×333=326K
H M =×+×=kg 干空气
I M =×+×=kg 干空气
混合气体状况用M 点表示。由M 点引等H 线垂直向上，交I 线于B 1点。B 1点代表混合气体预热后的状况，折线AMB 1C 表示此废气循环干燥过程。
混合气体消耗量为：L M =W /(H 2-H M )=干空气/s
新鲜空气消耗量为：L ==×=干空气/s
热消耗量为： Q =L M (I 2-I M )=×
11-20 某物料的干燥速率曲线如图11-3-6所示，今欲将物料由水/kg 干物料干燥到水/kg 干物料。已知绝干物料量为200kg ，干燥面积为kg 干物料。试求干燥时间。
[解]由图查得，临界含水量X c =kg 干物料，平衡含水率X *=kg 干物料。 X c >X *，因此干燥过程包含恒速和降速两个阶段。由图11-3-6查得u 0=水/
总干燥面积： A =×200=8m 2
恒速阶段干燥时间： ()h 5=2.0-5.0×5.1×8200=)-(=
01c c 1X X Au G 降速阶段干燥时间：
食品工程原理重点
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
食品工程原理练习题
传热练习题 1、 某加热器外面包了一层厚度为300mm 的绝缘材料，该材料的热导率为0.16W/(m ·℃)，已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm 处为75℃，试求加热器外壁面的温度为多少？ 2、 用套管换热器将果汁从80℃冷却到30℃，果汁比热为3.18kJ/kg ℃，流量为240kg/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10℃和20℃，若传热系数为450W/m 2℃，计算换热面积和冷却水用量。 3、在一内管为Φ25mm×2.5mm 的套管式换热器中，用水冷却苯，冷却水在管程流动，入口温度为290K ，对流传热系数为850W/(m 2·K)，壳程中流量为1.25kg/s 的苯与冷却水逆流换热，苯的进、出口温度分别为350K 、300K ，苯的对流传热系数为1700 W/(m 2·K)，已知管壁的热导率为45 W/(m·K)，苯的比热容为c p =1.9 kJ/(kg·℃)，密度为ρ=880kg/m 3。忽略污垢热阻。试求：在水温不超过320K 的最少冷却水用量下，所需总管长为多少（以外表面积计）？ 4、 在一单程列管式换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将36000kg/h 的乙醇水溶液从25℃加热到75℃。列管换热器由90根Ф25mm×2.5mm ，长3m 的钢管管束组成。乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。已知钢的热导率为45W/(m·℃)，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m 3，粘度为1.2×10－3Pa·s ，比热为4.02kJ/(kg·℃)，热导率（即导热系数）为0.42W/(m·℃)，水蒸汽的冷凝时的对流传热系数为104W/(m 2·℃)，忽略污垢层热阻及热损失。试问此换热器是否能完成任务（即换热器传热量能否满足将乙醇水溶液从25℃加热到75℃）？ 已知：管内对流传热系数关联式为4.08.0Pr Re )/(023.0d λα=，λμ/Pr p C =。 干燥练习题 5、 某物料在连续理想干燥器中进行干燥。物料处理量为3600kg/h, 物料含水量由20%降到5%（均为湿基）。空气初始温度为20℃，湿度为0.005kg/kg 绝干气，空气进干燥器时温度为100℃， 出干燥器时温度为40℃。试求：(1)空气消耗量；(2)预热器传热量。 6、 在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为100kg/h ，要求将湿基含水量由40%减至5%。干燥介质为干球温度20℃，相对湿度15%的空气，经预热器加热
食品工程原理重点
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
食品工程原理 第五章 习题解答
第五章习题解答 1. 什么样的溶液适合进行蒸发？ 答：在蒸发操作中被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶剂的溶液。只要是在蒸发过程中溶质不发生汽化的溶液都可以。 2. 什么叫蒸发？为什么蒸发通常在沸点下进行？ 答：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。在蒸发操作过程中物料通常处于相变状态，故蒸发通常在沸点下进行。 3. 什么叫真空蒸发？有何特点？ 答：真空蒸发又称减压蒸发，是在低于大气压力下进行蒸发操作的蒸发处理方法。将二次蒸汽经过冷凝器后排出，这时蒸发器内的二次蒸汽即可形成负压。操作时为密闭设备，生产效率高，操作条件好。 真空蒸发的特点在于： ①操作压力降低使溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源； ②对相同压强的加热蒸汽而言，溶液的沸点随所处的压强减小而降低，可以提高传热总温度差；但与此同时，溶液的浓度加大，使总传热系数下降； ③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的投资费和操作费提高。 4. 与传热过程相比，蒸发过程有哪些特点？ 答：①传热性质为壁面两侧流体均有相变的恒温传热过程。 ②有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢或产生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的浓度在蒸发过程中逐渐增大、腐蚀性逐渐增强。二次蒸汽易挟带泡沫。 ③在相同的操作压强下，溶液的沸点要比纯溶剂的沸点高，且一般随浓度的增大而升高，从而造成有效传热温差减小。 ④减少加热蒸汽的使用量及再利用二次蒸汽的冷凝热、冷凝水的显热是蒸发操作过程中应考虑的节能问题。 5. 单效蒸发中，蒸发水量、生蒸气用量如何计算？ 答：蒸发器单位时间内从溶液中蒸发出的水分质量，可用热负荷来表示。也可作物料衡算求得。 在蒸发操作中，加热蒸汽冷凝所放出的热量消耗于将溶液加热至沸点、将水分蒸发成蒸汽及向周围散失的热量。蒸汽的消耗量可通过热量衡算来确定。 6. 何谓温度差损失？温度差损失有几种？ 答：溶液的沸点温度t往往高于二次蒸汽的温度T’，将溶液的沸点温度t与二次蒸汽的温度T'之间的差值，称为温度差损失。 蒸发操作时，造成温度差损失的原因有：因蒸汽压下降引起的温度差损失'?、因蒸发器中液柱静压强而引起的温度差损失''?和因管路流体阻力引起的温度差
《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。 （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 -12 kPa 和157 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。 (答：-169kPa ) kPa 16915712-=--=-=?出进P P P 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 ＝3/2 u max B. u ＝1/2 u max C. u ＝0.8u max 3.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 )。
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
食品工程原理试题
食工原理复习题及答案(不含计算题) 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_2___倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的____ 1/4_倍。 3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿出口阀＿＿＿＿调节。 4.（3分）题号2005 第2章知识点100 难度容易 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_______。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______________，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_______________循环。 ***答案*** ，较大，要小，自然 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_________,平均流速为_______。 ***答案*** 22kg.s-1 ; 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_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零24/ 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) ***答案*** 1140w 11. 非结合水份是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 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____________倍。 ***答案*** 201 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。
李云飞版食品工程原理第四章课后习题答案
4.3 习题解答 【4-1】用光滑小球在粘性流体中自由沉降可测定该液体的粘度。测试时用玻璃筒盛满待测液体，将直径为6mm 的钢球在其中自由沉降，下落距离为200mm ，记录钢球的沉降时间。现用此法测试一种密度 为1300 kg/m 3的糖浆，记录的沉降时间为7.32秒，钢球的比重为7.9， 试求此糖浆的粘度。 解： 小球的沉降速度 s m s m H u t /0273.032.72.0== = τ 设在斯托克斯区沉降，则由斯托克斯定律： )(74.40273 .01881 .9)13007900()006.0(18)(2 s Pa u g d t p p ?=?-= -= ρρμ 校核：算出颗粒雷诺数 Re p = 1045.074 .41300 0273.0006.0<=??=μ ρ t p u d 属斯托克斯沉降。上述计算有效。 ∴糖浆的粘度为4.74Pa.s 【4-2】某谷物的颗粒粒径为4mm ，密度为1400 kg/m 3。求在常温水中的沉降速度。又若此谷物的淀粉粒在同样的水中的沉降速度为0.1mm/s ，试求其粒径。 解： （1） 已知：d p =4mm ，ρp =1400kg/m 3，μ=0.001Pa ·s 假设谷物颗粒在滞流区沉降 则())/(49.3001 .01881.9)10001400()10 4(182 3 2 s m g d u p p t =??-?= -= -μ ρρ 但110 40.1001 .0100049.310 4Re 4 3 >?=???= = -μ ρ t p p u d ∴假设不成立 又假设颗粒在湍流区沉降 则()) /(218.01000 81 .9)10001400(10 474 .174 .13 s m g d u p p t =?-?=-=-ρ ρρ 此时500872001 .01000218.010 4Re 3 >=???= = -μ ρ t p p u d ∴假设成立，颗粒沉降速度为0.218 m/s (2) u t ’=0.1mm/s ，假设沉降发生在滞流区 则 )(10 14.281 .9)10001400(001 .010 1.018)(185 3 ' 'm g u d p t p --?=?-???= -= ρρ μ 校核：100214.0001 .01000 101.010 14.2Re 3 5 ' ' <=????= = --μ ρ t p p u d ∴ 假设成立，此谷物的淀粉粒直径为2.14×10-5m 【4-3】气体中含有大小不等的尘粒，最小的粒子直径为10μm 。已知气体流量为3000m 3/h （标准态），
食品工程原理(修订版)
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？
食品工程原理总复习
食品工程原理总复习 第0章引论 1．什么是单元操作？ 2．食品工程原理是以哪三大传递为理论基础的？简述三大传递基本原理。3．物料衡算所依据的基本定律是什么？解质量衡算问题采取的方法步骤。4．能量衡算所依据的基本定律是什么？要会进行物料、能量衡算。 第一章流体流动 1．流体的密度和压力定义。气体密度的标准状态表示方法？ 2．气体混合物和液体混合物的平均密度如何确定？ 3．绝对压力Pab、表压Pg和真空度Pvm的定义。 4．液体静力学的基本方程，其适用条件是什么？ 5．什么是静压能，静压头？位压能和位压头？ 6．压力测量过程中使用的U型管压差计和微差压差计的原理。 7．食品工厂中如何利用流体静力学基本方程检测贮罐中液体存量和确定液封高度？ 8．流体的流量和流速的定义。如何估算管道内径？ 9．什么是稳定流动和不稳定流动？流体流动的连续性方程及其含义。10．柏努利方程及其含义。位能、静压能和动能的表示方式。 11．实际流体的柏努利方程，以及有效功率和实际功率的定义。 12．计算管道中流体的流量以及输送设备的功率。 13．什么是牛顿粘性定律？动力黏度和运动黏度的定义。 14．什么是牛顿流体？非牛顿流体？举例说明在食品工业中的牛顿流体和非牛顿流体。 15．雷诺实验和雷诺数是表示流体的何种现象？ 16．流体在圆管内层流流动时的速度分布及平均速度表述，泊稷叶方程。17．湍流的速度分布的近似表达式。 18．计算直管阻力的公式—范宁公式。 19．层流和湍流时的摩擦因数如何确定？ 20．管路系统中局部阻力的计算方法有哪两种？具体如何计算？ 21．管路计算问题（重点是简单管路，复杂管路） 22．流体的流量测定的流量计有哪些？简述其原理。 第二章流体输送 1．简述离心泵的工作原理。什么是“气缚”现象？ 2．离心泵主要部件有哪些？有何特点？ 3．离心泵的主要性能参数有哪些？ 4．离心泵的特性曲线是指那三条关系曲线？ 5．影响离心泵特性曲线的因素有哪些？
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）。
食品工程原理论文
食品工程原理是一门不仅精于理论更重于实践的一门很重要的专业课，是食品学院的专业基础课。课程中详细的讲述了食品生产加工过程中的“三传理论”及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本构造及设计计算等，教会我们运用所学的知识去解决食品工程设计及生产操作中各类实际问题的能力。这是一门非常重要的专业基础课，把我们之前所学的高等数学、大学物理、理论力学等等课程紧密的结合在一起去解决食品工程中的相关问题。同时也为以后的课程作了铺垫，在大学的课程中很好的起到了承上启下的作用。 三传理论之热量传递过程--------在自然界中，热量传递是一种普遍存在的现象。两物体间或同一物体的不同部位间，只要存在温差，且两者之间没有隔热层，就会发生热量传递，直到各处温度相同为止。在化工生产过程中，普遍遇到的物料升温、冷却或保温，都涉及热量传递。此外，有不少场合，热量传递是与其他传递同时进行的。例如在干燥操作中，热量传递与质量传递同时发生；而在反应器中，动量传递、热量传递、质量传递与化学反应同时发生。热量传递有热传导、对流传热和辐射传热三种基本方式。热传导依靠物质的分子、原子或电子的移动或(和)振动来传递热量，流体中的热传导与分子动量传递类似。对流传热依靠流体微团的宏观运动来传递热量，所以它只能在流体中存在，并伴有动量传递。辐射传热是通过电磁波传递热量，不需要物质作媒介。 三传理论值质量传递过程--------例如敞口水桶中水向静止空气中蒸发，糖块在水中溶解，烟气在大气中扩散，用吸收方法脱除烟气中的二氧化硫，以及催化反应中反应物向催化剂表面转移等，都是日常生活中或工程上常见的质量传递过程。在化工生产中，质量传递不仅是均相混合物分离的物理基础，而且也是反应过程中几种反应物互相接触以及反应产物分离的主要机理。研究质量传递规律，不仅对传质设备（如板式塔、填充塔等）的设计很重要，而且对反应器的设计，特别在涉及受质量传递控制的反应时，也是很重要的。此外，在环境工程、航天技术以及生物医药工程中，质量传递都起着重要作用。质量传递有分子扩散和对流扩散两种方式。分子扩散由分子热运动造成；只要存在浓度差，就能够在一切物系中发生。对流扩散由流体微团的宏观运动所引起，仅发生在流动流体中。质量传递的中心问题是确定浓度分布和传质速率。浓度分布可在已知速度分布的基础上，通过对流扩散方程解出。传质速率又称质量通量，是单位时间内通过单位传质面积所传递的质量。求取浓度分布可作为确定质量通量的基础。在对流扩散的研究和计算中，常将传质速率表述为传质分系数与传质推动力（浓度差）的乘积，于是确定传质分系数成了质量传递的计算和研究中的关键问题。质量传递的研究方法与热量传递的研究方法颇为相似；但热量传递过程中所传递的只是热量，而在质量传递时，物系中的一个或几个组分本身在迁移着。因之质量传递更为复杂。简称传质。物质系统由于浓度不均匀而发生的质量迁移过程。某一组分在两相中的浓度尚未达到相平衡即有浓度梯度存在时，这一组分就会由比平衡浓度高的一相转移入浓度低的一相，直至两相间浓度达到平衡为止。一相中若浓度不均，传质也可以在一相内发生，两相流体间的传质在工业过程中较为重要，可借以分离混合物。气体吸收，空气的增湿、减湿，以及液体的蒸馏、精馏，是属于气液系统的传质过程。液液萃取是属于液液系统的传质过程。固液萃取(即浸取)和离子交换是属于液固系统的传质过程。干燥和吸附则是属于气固系统的传质过程。 三传理论之动量传递过程--------在流动着的流体中动量由高速流体层向相邻的低速流体层的转移，与热量传递和质量传递并列为三种传递过程。动量传递影响到流动空间中速度分布的状况和流动阻力的大小，并且因此而影响热量和质量
食品工程原理第一周布置作业习题解答
习题解答 食品1301班及食品质安1301、1302班食品工程原理作业（共96题） 0-1 根据水的比热容在两种单位制度中的定义，推导英热单位Btu 换算为J 的换算因数。（1055）（参见教材p6提示） 0-2 变换例0-2中的经验公式，使K 以Btu/(ft 2·h·F ?)为单位，由变换后的公式再变换 为SI 制单位表示的公式。（30.8 1 3.731100.00040K u -?=+，4 50.81 2.54107.0510()K u --?=?+''） 类似教材p7【例0-2】解法。 第一次变换等同于以下题目： 在冷凝器中蒸汽在管外与管内冷却水经管壁换热，管子洁净时计算总传热系数K 的经验式为：0.811934.33207.36K u =+，K 的单位为Btu/(in 2·s·F ?)，水流速u 的单位为ft/s 。试将公式换成K 用Btu/(ft 2·h·F ?)为单位、u 用ft/s 为单位的公式。 （结果为：3 0.81 3.731100.00040K u -?=+，K 用Btu/(ft 2·h·F ?)为单位、u 用ft/s 为单位） 第二次变换等同于以下题目： 在冷凝器中蒸汽在管外与管内冷却水经管壁换热，管子洁净时计算总传热系数K 的经验式为：3 0.81 3.731100.00040K u -?=+，K 的单位为Btu/(ft 2·h·F ?)，水流速u 的单位为ft/s 。试将公式换成SI 制单位表示的公式，即K 用W/(m 2·K)、u 用m/s 为单位的公式。 （结果为：450.81 2.54107.0510() K u --?=?+，K 用W/(m 2·K)、u 用m/s 为单位） 总之：以还原为原则，原来的公式中的变量的单位一定要满足。新单位制度下的变量需要变换到公式所要求的单位，才能将变换后的数字乘新单位制度下的变量整体代入原来的公式中。 1-1 蒸汽锅炉上装有一复式U 形水银测压计，如附图所示，截面2、4间充满水，已知对某基准面而言各点的标高为z 0=2.1m ，z 2=0.9m ，z 4=2.0m ，z 6=0.7m ，z 7=2.8m ，试求锅炉内水面上的蒸汽压强。（p 表=3.02×105 Pa ） （用等高面压强相等计算。或采用和压强相等递推） 1-2 用附图所示的装置在远处测量深埋地下贮罐内的液位高度，自管口通入压缩空气, 用调节阀1调节其流量，控制管内空气流速很小, 仅使鼓泡观察器内的气泡缓慢溢出，U 管读数R = 300mmHg ，罐内液 体的密度为ρ = 780kg/m 3，贮罐上方与大气相通，求贮罐中液面离吹气 管出口的距离h 。（5.22m ） （把握住流动是静止的极限过程，故按静止流体求解） 1-3为在远处测量控制分相槽内的油和水的相界面位置，采用本题 附图所示的装置。已知两吹气管出口的距离H =1m ，U 管压差计的指示 剂为水银，油的密度为820kg/m 3，试求当压差计读数R =72mm 时，相 界面与油层的吹气管出口距离h 。（0.267m ） 解：ρ水g （1-h ）+ρ油gh=ρ水银gR,解出h=0.116m （如果R=70mm ，则h=0.267m ） 1-4 采用毕托管测量一种喷动床干燥器热气体输送管路轴心的流速，毕托管输出的压差一开始使用垂直放置的U 形压差计测量，指示剂为水，当管中心气体的流速为10m/s 时，U 形压差计多次测量的平均读 习题1-3附图
食品工程原理习题解答
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第五章习题解答 1. 什么样的溶液适合进行蒸发 答：在蒸发操作中被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶剂的溶液。只要是在蒸发过程中溶质不发生汽化的溶液都可以。 2. 什么叫蒸发为什么蒸发通常在沸点下进行 答：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。在蒸发操作过程中物料通常处于相变状态，故蒸发通常在沸点下进行。 3. 什么叫真空蒸发有何特点 答：真空蒸发又称减压蒸发，是在低于大气压力下进行蒸发操作的蒸发处理方法。将二次蒸汽经过冷凝器后排出，这时蒸发器内的二次蒸汽即可形成负压。操作时为密闭设备，生产效率高，操作条件好。 真空蒸发的特点在于： ①操作压力降低使溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源； ②对相同压强的加热蒸汽而言，溶液的沸点随所处的压强减小而降低，可以提高传热总温度差；但与此同时，溶液的浓度加大，使总传热系数下降； ③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的投资费和操作费提高。
4. 与传热过程相比，蒸发过程有哪些特点 答：①传热性质为壁面两侧流体均有相变的恒温传热过程。 ②有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢或产生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的浓度在蒸发过程中逐渐增大、腐蚀性逐渐增强。二次蒸汽易挟带泡沫。 ③在相同的操作压强下，溶液的沸点要比纯溶剂的沸点高，且一般随浓度的增大而升高，从而造成有效传热温差减小。 ④减少加热蒸汽的使用量及再利用二次蒸汽的冷凝热、冷凝水的显热是蒸发操作过程中应考虑的节能问题。 5. 单效蒸发中，蒸发水量、生蒸气用量如何计算 答：蒸发器单位时间内从溶液中蒸发出的水分质量，可用热负荷来表示。也可作物料衡算求得。 在蒸发操作中，加热蒸汽冷凝所放出的热量消耗于将溶液加热至沸点、将水分蒸发成蒸汽及向周围散失的热量。蒸汽的消耗量可通过热量衡算来确定。 6. 何谓温度差损失温度差损失有几种 答：溶液的沸点温度t往往高于二次蒸汽的温度T’，将溶液的沸点温度t与二次蒸汽的温度T'之间的差值，称为温度差损失。 蒸发操作时，造成温度差损失的原因有：因蒸汽压下降引起的温度差损失'?、因蒸发器中液柱静压强而引起的温度差损失''?和因管路流体
食品工程原理试题思考题与习题及答案
思考题与习题 绪论 一、填空 1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。 2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。 3 奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。 二、简答 1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？ 2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？ 3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？ 4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。 5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。 三、计算 1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。 2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。 3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。 4 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。 5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。忽略CO2和水以外的任何组分。
6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。在发酵罐内，酵母以每2.9h增长一倍的生长速度稳定增长。从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。
食品工程原理习题和答案完整版
食品工程原理习题和答 案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
食品工程原理 第一章 P31： 1. 2. 4. 8. 9. 10. 11. 第二章 P78: 【1】一食品冷藏室由内层为19mm厚的松木，中层为软木层，外层为51mm厚的混凝土所组成。内壁面温度为 ℃,混凝土外壁面温度为℃。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为,3,W/(m·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。 1）所需软木的厚度2b?由：
【4】将粗碎的番茄通过内径为60mm的管子从20℃加热到75?℃。其流量为1300kg/h,管内壁面温度为105℃,求对流传热系数。 已知粗碎的番茄物性数据如下：ρ=1050kg/m3；cp=kJ/（kg·K）； μ=mPa·s℃时),mPa·s(105?℃时)；λ=W/(m·K)。 解：流体在管内被加热。管中流速： 5. 一带有桨式搅拌器的容器内装有温度为℃的料液。用夹套内的蒸汽加热。容器内径为m,搅拌器直径为m,转速为r/s,容器壁温为℃。料液的物性为: ρ=977?kg/m3 ；Cp=kJ/（kg·K）；μ=100?mPa·s℃时),mPa·s℃时)料液热导 率)/。求料液对容器壁的对流传热系数。 解：该对流属于流体在搅拌槽内强制对流。 8. 10.在逆流换热器中，用初温为20?℃的水将kg/s的液体［比热容为 kJ/(kg·K)、密度为850kg/m3］由80℃冷却到30?℃。换热器的列管
直径为Φ25?mm×mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850W/（m2·K）和1?700W/（m2·K）,污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50?℃，求水的流量和换热器的传热面积。 解：传热量为 12. 【14】某列管换热器的管程走冷却水，有机蒸汽在管外冷凝。在新使用时冷却水的进、出口温度分别为20?℃和30?℃。使用一段时间后，在冷却水进口温度与流量相同的条件下，冷却水出口温度降为26?℃。已知换热器的传热面积为m2,有机蒸汽的冷凝温度为80℃, 冷却水流量为kg/s,求污垢热阻。 解：无污垢时的传热量： 【16】有一套管换热器，内管为Φ19?mm×2mm，管长为2m，管内的水与环隙中的油逆流流动。油的流量为270kg/h，进口温度为100℃，水的流量为360kg/h，进口温度为10℃。若忽略热损失，且知以管外表面