食品工程原理思考题及习题.docx
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食品工程原理思考题及习题
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根本概念包括〔〕、〔〕、〔〕、〔〕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根本概念?
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。
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展浓缩,得固形物含量为58%得浓橘汁。
假设鲜橘汁进料流量为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,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,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别离器中,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%。
试计算从离心机中别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)。
第一章流体流动
一、名词解释
1流体的黏性
2牛顿流体
3流体的稳定流动
4层流边界层
二、填空
1通常把()流体称为理想流体。
2牛顿黏性定律说明,两流体层之间单位面积的()与垂直于流动方向的()成正比。
3流体在管道中的流动状态可分为()和()两种类型。
4在过渡区,流体流动类型不稳定,可能是(),也可能是(),两者交替出现,与()情况有关。
5流体的流动状态可用()数来判断。
当其>()时为();<()时为()。
6流体在管道中的流动阻力可分为()和()两类。
7当流体在圆管流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为()。
8根据雷诺数的不同,摩擦系数-雷诺数图可以分为()、()、()和()四个区域。
9管路系统主要由(),()和()等组成。
10局部阻力有()和()两种计算方法。
三、选择
1液体的黏性随温度升高而(),气体的黏性随温度升高而()。
A.升高,降低;B.升高,升高;C.降低,升高
2砂糖溶液的黏度随温度升高而()。
A.增大;B.减小;C.不变
3层流时流体在圆管的速度分布规律为()形式。
A.二次曲线;B.直线;C.指数
四、简答
1推导理想流体的柏努利方程。
2举例说明理想流体柏努利方程中三种能量的转换关系。
3简述流体流动状态的判断方法及影响因素。
4如何用实验方法判断流体的流型?
5说明管壁的粗糙度对流体流动阻力的影响。
五、计算
1某真空浓缩器上真空表的读数为15.5×103Pa,设备安装地的大气压强为90.8×103Pa,试求真空浓缩器的绝对压强。
2一敞口储槽贮存有椰子油,其密度为910kg/m3,:
Z1=0.6m,Z2=1.8m;槽侧壁安装的测压管上段液体是水,测压管开口通大气。
求槽油面的位置高度h。
3某设备进、出口的表压强分别为-13kPa和160kPa,当地大气压为101.3kPa,求该设备进、出口的压强差。
4用一串联U形管压差计测量水蒸气锅炉水面上的蒸气压pv,U形管压差计指示液均为水银,连接两U形管压差计的倒U形管充满水,从右至左四个水银面与基准水平面的垂直距离分别为h1=2.2m、h2=1m、h3=2.3m、h4=1.3m。
锅炉水面与基准水平面的垂直距离为h5=3m。
求水蒸气锅炉水面上方的蒸气压pv。
5试管盛有10cm高的水银,再于其上参加6cm高的水。
水银密度为13560kg/m3,温度为20℃,当地大气压为101kPa。
求试管底部的压强。
6在压缩空气输送管道的水平段装设一水封设备如图,其垂直细支管〔水封管〕用以排除输送管道的少量积水。
压缩空气压强为50kPa〔表压〕。
试确定水封管至少应插入水面下的最小深度h。
7贮油槽中盛有密度为960㎏/m3的食用油,油面高于槽底9.6m,油面上方通大气,槽侧壁下部开有一个直径为500mm的圆孔盖,其中心离槽底600mm。
求作用于孔盖上的力。
8如此题图所示,用套管式热交换器加热通过管的果汁,管为Φ33.5mm×3.25mm,外管为Φ6mm×3.5mm的焊接钢管。
果汁密度为1060㎏/m3,流量为6000㎏/h;加热媒质为115℃的饱和水蒸气在外环隙间流动,其密度为0.9635㎏/m3,流量为120㎏/h。
求果汁和饱和水蒸气的平均流速。
9水流经一文丘里管如此题图示,截面1处的管径为0.1m,流速为0.5m/s,其压强所产生的水柱高为1m;截面2处的管径为0.05m。
忽略水由1截面到2截面流动过程的能量损失,求1、2两截面产生的水柱高差h为多少米?
10某植物油流过一水平渐缩管段,管大头径为20mm,小头径为12mm,现测得这两截面间的压强差为1000Pa,该植物油的密度为950kg/m3,不计流动损失。
求每小时油的质量流量。
11从高位槽向塔加料。
高位槽和塔的压力均为大气压。
要求料液在管以1.5m/s的速度流动。
设料液在管压头损失为2.2m(不包括出口压头损失)。
高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米?
1220℃下水在50mm径的直管中以3.6m/s的流速流动,试判断其流动类型。
1337℃下血液的运动黏度是水的5倍。
现欲用水在径为1cm的管道中模拟血液在径为5mm的血管中以15cm/s流动过程的血流动力学情况,实验水流速度应取为多少?
14果汁在径为d1的管路中作稳定流动,平均流速为u1,假设将管径增加一倍,体积流量和其他条件均不变,求平均流速为原来的多少倍?
15如此题图示,将离心泵安装在高于井水面5米的地面上,输水量为50m3/h,吸水管采用Φ114×4㎜的电焊钢管,包括管路入口阻力在的吸水管路上总能量损失为∑hf=5J/kg,当地大气压强为1.0133×105Pa。
求该泵吸入口处的真空度。
16用泵输送某植物油,管道水平安装,其径等于10mm,流量为0.576m3/h,油的粘度为50黏度0-3Pas,密度为950kg/m3。
试求从管道一端至相距30米的另一端之间的压力降。
17用离心泵将某水溶液由槽A输送至高位槽B,两槽液面维持恒定并敞开通大气,其间垂直距离为20m。
溶液密度为1200kg/m3,溶液输送量为每小时30m3,管路系统各种流动阻力之和∑hf=36J/kg,该泵的效率为0.65。
求泵的轴功率。
18某饮料厂果汁在管中以层流流动,如果流量保持不变,问:
〔1〕管长增加一倍;〔2〕管径增加一倍;〔3〕果汁温度升高使黏度变为原黏度1/2〔设密度变化极小〕。
试通过计算说明三种情况下摩擦阻力的变化情况。
19植物油在圆形直管作滞流流动,假设流量、管长、液体物性参数和流动类型均不变,只将管径减至原来的2/5,由流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍?
20用泵将密度为930kg/m3、黏度为4黏度mPas的某植物油送至贮槽,管路未装流量计,但A、B两处压力表的读数分别为pA=1.2MPa,pB=1.12MPa,两点间的直管长度为25m,用管直径为Φ89×3.5mm的无缝钢管,其间还有3个90°的弯头。
试估算该管路油的流量。
21用一台轴功率为7.5kw的库存离心泵将溶液从贮槽送至表压为0.2×105Pa的密闭高位槽〔见右图〕,溶液密度为1150kg/m3、黏度为1.2×10-3Pa·s。
管子直径为Φ108×4mm、直管长度为70m、各种管件的当量长度之和为100m(不包括进口和出口的阻力),直管阻力系数为0.026。
输送量为50m3/h,两槽液面恒定,其间垂直距离为20m。
泵的效率为65%。
。
试从功率角度考虑核算该泵能否完成任务。
22一台效率为0.65的离心泵将果汁由开口贮槽输送至蒸发器进展浓缩。
果汁密度为1030kg/m3,黏度为1.2×10-3Pa·s,蒸发器液面上蒸发空间的真空表读数为50kPa,果汁输送量为16m3/h。
进蒸发器的水平管中心线高于开口贮槽液面20m,管直径为Φ57mm×3mm的冷轧不锈钢管,不包括管路进、出口能量损失的直管及各管件当量长度之和为50m,管壁绝对粗糙度为0.02mm,当地大气压强为1×105Pa。
求泵的轴功率PZ。
23高位水槽底部接有一长度为30m〔包括局部阻力的当量长度〕、径为20mm的钢管,该管末端分接两个处于同一水平面的支管,支管直径与总管一样,各支管均装有一一样的球阀〔ζ=6.4〕,因支管很短,除球阀的局部阻力外,其他阻力可以忽略。
高位槽水位恒定,水面与支管出口的垂直距离为6m。
试求开一个阀门和同时开两个阀门管路系统的流量。
第二章流体输送机械
一、名词解释
1离心泵的气蚀现象
2泵的工作点
3离心泵的安装高度
4离心泵的切割定律和比例定律
二、填空
1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。
2离心泵的实际工作压头和流量不仅与()的特性曲线有关,还与()的特性曲线有关。
3离心泵压头的大小取决于()、()和()。
4离心泵的工作点由()曲线和()曲线共同决定。
5为防止发生()现象,泵的安装高度不能太高,可采取(),()等措施提高泵的安装高度。
6管路系统主要由(),()和()等组成。
7泵的部损失主要由(),()和()引起。
三、选择
1离心泵铭牌上标明的扬程是指()。
A.功率最大时的扬程B.最大流量时的扬程
C.泵的最大扬程D.效率最高时的扬程
2一台试验用离心泵,开动不久,泵入口处的真空度逐渐降低为零,泵出口处的压力表也逐渐降低为零,此时离心泵完全打不出水。
发生故障的原因是()
A.忘了灌水B.吸入管路堵塞C.压出管路堵塞D.吸入管路漏气
3两台一样的泵串联工作时,其压头()一台泵单独工作时的两倍。
A.>B. 4正位移泵的流量与()有关。 A.泵的转速与构造B.管路阻力C.泵的压头 5离心泵的压头、流量均与流体的()无关。 A.黏度B黏度密度C.温度 6液体的黏性随温度升高而(),气体的黏性随温度升高而()。 A.升高,降低B.升高,升高C.降低,升高 7余隙系数越大,压缩比越大,那么容积系数()。 A.越小B.越大C.不变 8正位移泵的压头与()有关。 A.泵的转速B.管路阻力C.流量 四、简答 1离心泵发生气蚀
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