课后习题答案 食品工程原理
食品工程原理习题和答案解析
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 ℃。
松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0.151,0.043 3,0.762 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60 mm的管子从20 ℃加热到75 ℃。
其流量为1 300 kg/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=1 050 kg/m3；cp=3.98 kJ/（kg·K）；μ=2.15 mPa·s(47.5 ℃时),1.2 mPa·s(105 ℃时)；λ=0.61 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37.8 ℃的料液。
用夹套内的蒸汽加热。
容器内径为1.22 m,搅拌器直径为0.406 m,转速为2.5 r/s,容器壁温为93.3 ℃。
料液的物性为:ρ=977 kg/m3；Cp=2.72 kJ/（kg·K）；μ=100 mPa·s(37.8℃时),7.5 mPa·s(93.3℃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1.25 kg/s的液体［比热容为 1.9 kJ/(kg·K)、密度为850 kg/m3］由80 ℃冷却到30 ℃。
换热器的列管直径为Φ25 mm×2.5 mm,水走管内。
水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m2·K）和1 700W/（m2·K）,污垢热阻可忽略。
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。
食品工程学原理课后习题
第一章1. 蒸气加热器的蒸汽压力表上的读数为81.9kPa，当地当时气压计上读数为98.1 kPa，试求蒸汽的饱和温度。
2. 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?3. 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。
4. 某精馏塔的回流装置中，由塔顶蒸出的蒸汽经冷凝器冷凝，部分冷凝液将流回塔内。
已知冷凝器绝对压力p1=104kPa，塔顶绝对压力p2=108kPa,冷凝液密度为810kg/m3。
为使冷凝器中的液体能顺利流回塔内，问冷凝器液面距回流液入塔管垂直距离h应为多少？5. 浓度为60%的糖液（黏度60mPa•s,密度1280kg/m3）,从加压容器经内径6mm 的短管接流出。
问当液面高于流出口1.8m时，糖液流出的体积流量是多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为70.1kPa(表压)，出口为大气压。
6. 牛奶以 2.25L/s的流量经内径等于27mm的不锈钢管。
牛奶的黏度为2.12mPa•s,密度为1030 kg/m3试问流动为层流或湍流？7. 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？8. 某种油料在内径15mm的水平管内做层流流动，流速为1.3m/s。
从管道相距3m的两截面间测得压力降为7kPa,求油的黏度。
9. 稀奶油密度为1005 kg/m3,黏度为12 mPa•s。
若稀奶油以流速2.5m/s流经长80m,规格为Φ38mm×2.5mm的光滑不锈钢管，求直管阻力。
10. 用泵将密度为1081 kg/m3、黏度为1.9 mPa•s的蔗糖溶液从开口贮槽送至高位，流量为1.2L/s。
食品工程原理 课后答案(冯骉 著) 轻工业出版社 第11章干燥及空气调节
第十一章干燥与空气调节11-1 已知湿空气的总压强为101.3kPa，温度为30℃，湿度为0.024kg/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=0.622p/(p T-p) 即0.024=0.622p/(101.3-p) 解得：p=3.763kPa30℃下水的饱和蒸汽压p s=4.24kPa ϕ=p/p s=3.763/4.24=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3.76kPa时的温度为：t d=27.5℃（3）假设t as=28.4℃，由水蒸气表查得相应的水气分压p s为3.87kPa，则湿空气的饱和湿度为：H as=0.622×3.87/(101.3-3.87)=0.0247 kg/kg绝干空气比热容c p H=1.01+1.88H=1.01+1.88×0.024=1.055 kJ/kg绝干空气t as=t-r0(H as-H)/c p H=30-2490×(0.0247-0.024)=28.35℃故与假设非常接近。
（4）I=(1.01+1.88H)t+2490H=(1.01+1.88×0.024)×30+2490×0.024=91.4 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=4.25kPa，汽化潜热为r w=2423.7kJ/kg。
在湿球温度下，空气的饱和湿度为：H w=0.622p s/(p T-p s)=0.622×4.25/(100-4.25)=0.0276kg/kg干空气根据空气湿度计算式，可求得该空气的湿度为：H=H w-1.09(t-t w)/r w=0.0276-1.09×(50-30)/2423.7=0.0186kg/kg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=12.34kPa。
食品工程原理-李云飞版本的课后题答案
解得： T3 ? ? 15.9 ℃
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? ' ? 0.027 ?
1
Re 0.8 Pr 3 (
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500W /(m2 .K )
校正系数为0.：06
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轴功率为
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9.8 ? 5.5 ?
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1000 ?
4.5
? 42136.2 Pa
李云飞版食品工程原理第四篇课后习题答案
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 smHu 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)(2s Pa u gd tp p ⋅=⨯-=-=ρρμ校核：算出颗粒雷诺数 Re p =1045.074.413000273.0006.0<=⨯⨯=μρt 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()104(18232s m g d u p pt =⨯⨯-⨯=-=-μρρ但11040.1001.0100049.3104Re 43>⨯=⨯⨯⨯==-μρt p p u d∴假设不成立又假设颗粒在湍流区沉降则())/(218.0100081.9)10001400(10474.174.13s m g d u p p t=⨯-⨯=-=-ρρρ此时500872001.01000218.0104Re 3>=⨯⨯⨯==-μρt 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 )(1014.281.9)10001400(001.0101.018)(1853''m g u d p t p --⨯=⨯-⨯⨯⨯=-=ρρμ校核：100214.0001.01000101.01014.2Re 35''<=⨯⨯⨯⨯==--μρt 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 。
食品工程原理-李云飞版本的课后题答案ppt课件
轴功率为
.
P1 H0 g Q 02 1 0 .6 2 0 1 0 0 .6 8 10 5 0 39 6 6 .8 0 01 .8 0k 1W
【1-11】将温度为263K的冷冻盐水（25％CaCl2溶液，密度为1240kg/m3，粘度为7×10 －3Pa.s）从开口贮槽送入冷却设备。已知贮槽盐水液面低于管路出口2m。整个输送
Re
du
uQ A201.0023 273.49m/s
4
Re 0.02.2 13 .7 4 2 1 9 3 1 003 4.50 8 140
Q 9 4 70 .3 8 2 1 8 1.4 0 1 00 4 12 60 0 .1m 5 3/s1 8 3 .0由判别式可知为紊流。
【1-5】液体在圆形直管内作层流流 动，若流量、管长和液体的物性参数保 持不变，而将管径减至原有的1/2，问 因流动阻力而产生的能量损失为原来的 多少倍。
u Z 1 1 p u g 12 ,2 u p 1 g 2 1 H p 2 , Z 2 1 p g 20 Z , 2 u g 2 2 2 h 2 Z f m 0 由表2ug21-5可0.知1，76.431.121.39.628
管道内水的流速为
0.93m
uQ d23.1 40 1.0 05 4 21 36 01.3 06 m/s
42.2 1 P3 a6
泵入口真空度为
.
p V 1 .0 1 1 5 3 0 4 .2 3 1 1 4 3 0 5 .9 6 1 2 4 P 0
【1-9】每小时将10m3常温的水用泵从开口贮槽送至开口高位槽。管路直径为 573 mm，全系统直管长度为
100m，其上装有一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以不计的活接头。两槽液面恒定， 其间垂直距离为20m。取管壁粗糙度为0.25mm、水的密度为1000kg/m3、粘度为1×10－3Pa.s。试求泵的效率为 70％时的轴功率。 解：根据公式（1-31d），设两槽液面分别为I－I和II－II
食品工程原理习题和答案
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 ℃。
松木、软木和混凝土的平均热导率分别为0.151,0.043 3,0.762 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60 mm的管子从20 ℃加热到75 ℃。
其流量为1 300 kg/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=1 050 kg/m3；cp=3.98 kJ/（kg·K）；μ=2.15 mPa·s(47.5 ℃时),1.2 mPa·s(105 ℃时)；λ=0.61 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37.8 ℃的料液。
用夹套内的蒸汽加热。
容器内径为1.22 m,搅拌器直径为0.406 m,转速为2.5 r/s,容器壁温为93.3 ℃。
料液的物性为:ρ=977 kg/m3；Cp=2.72 kJ/（kg·K）；μ=100 mPa·s(37.8℃时),7.5 mPa·s(93.3℃时)料液热导率)/(599.0KmW。
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1.25 kg/s的液体［比热容为1.9 kJ/(kg·K)、密度为850 kg/m3］由80 ℃冷却到30 ℃。
换热器的列管直径为Φ25 mm×2.5 mm,水走管内。
水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m2·K）和1 700W/（m2·K）,污垢热阻可忽略。
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气相阻力分率 = 71.43%
【7-10】 证略
【7-11】
H = 9.80
【7-12】
( m)
Z = 11.7m
【7-13】
Y1 1 = Y2 1 − η (1)η = 90% (2)η = 99% (3)η = 99%
(3)塔底最后一块理论板上升蒸汽组成
y n −1 = 0.291
【7-28】 操作线方程为 y = 1.426 x − 0.0128 2）η = 98.12%
【7-29】 R/Rmin=1.54 D=193.8 kmol/h
【7-30】 则以液相表示的第n和n+1 块的单板效率Eml,,n为：
E mL,n =
N OG = 3.05
【7-17】 略 【7-18】
平衡蒸馏 ⎨
⎧ y D = 0.5 xw + 0.5 ⎩3 × 0.5 = 2 ⋅ yD + xw
⎧ xw = 0.25 ⎨ ⎩ yD = 0.625
【7-19】 以质量流量表示时：
D = 67.4kg / h,W = 2933kg / h.
以摩尔流量表示时：
x n −1 − x n 0.57 − 0.41 = = 71.59% ∗ x n −1 − x n 0.57 − 0.3465 x n − x n +1 0.41 − 0.28 = = 67.53% ∗ x n − x n +1 0.41 − 0.2175
E mL,n +1 =
以汽相表示的第n和n+1 块的单板效率Emv,n为：
D = 1.70kmol / h,W = 161.9kmol / h.
【7-20】
q = 1, x F = x = 0.38
【7-21】 精馏线方程 yn +1 =
R 1 xn + xD R +1 R +1
yn +1 = 0.64 xn + 0.34
提馏线方程
y m +1 =
L' W xm − xw L'−W L'−W
116.3 = D + W ⎧ ⎧ D = 39.3kmol / h →⎨ ⎨ ⎩116.3 × 0.331 = D × 0.956 + W × 0.0115 ⎩W = 77.0kmol / h
【7-27】 （1）假定恒摩尔流成立
xW = 0.0905
(2)提馏段操作线方程式
y m+1 = 2.10 xm − 0.190
【7-1】
氨的摩尔分数 x = 27.50% 氨的摩尔比 X = 37.93% 【7-2】
X = 1.06%
【7-3】 NA= 2.70 × 10 −7 kmol / s
【7-4】
Y2 = 0.0101
【7-5】
m = 0.940
【7-6】
m = 11.42
【7-7】
( g / m3 N OG = ln
1 1−η
N OG = ln 10 N OG = ln 100 N OG = ln 100
即当塔的结构类型及操作条件确定后，即H OG 一定，吸收过程的回收率与塔高成正比。
【7-14】 溶质的回收率最大可到 0.8。 【7-15】 每小时回收丙酮 225.4kg 丙酮/h 塔高增高 3 米，每小时多回收丙酮为 6.90kg/h 【7-16】
E mv ,n =
y n − y n +1 0.57 − 0.41 = = 71.21% ∗ y n − y n +1 0.6347 − 0.41
E mv ,n +1 =
y n +1 − y n + 2 0.41 − 0.28 = = 61.03% ∗ y n +1 − y n + 2 0.493 − 0.28
y m +1 = 1.36 xm − 0.018
【7-22】 由平衡线方程、精馏线操作线方程、q 线方程用图解法（题 22 图）求出 Ne=7.4，最佳 加料板位置应在第 4 块理论板处。若进料改为泡点进料，则由图虚线所示，理论板将有所增 加，最佳加料板位置降低。这说明精馏总能量一定，进料能值越多，底部加入能量越低，分 离效率就越低，反之亦然。本题 R、D 不变，意味塔顶冷凝热量不变，若本题为塔釜投入热 量不变，对进料液进行预热，其结果总投入热量增加，则分离效果当然提高，因为精馏操作 得以使混合物分离，就是以消耗能量为代价的。 【7-23】 理论板数共为 22 块，加料板在第 18 块。 【7-24】 由精馏线操作线方程、q 线方程和平衡数据线，用图解法（题 24 图）求出 Ne=9.5，最佳 加料板位置应在第 7 块理论板处。 【7-25】 F= 788.57 kmol/h 【7-26】
【7-31】 1）R/Rmin=1.54 2)
η = 0.5053
D=50kmol/h→F=50/0.5053=98.96 kmol/h
【7-32】 T=140(℃)