徐州工程学院食品科学与工程《食品工程原理》试题及答案4.pdf

徐州工程学院试卷徐 州 工 程 学 院 试 卷学年第学期课程名称食品工程原理试卷类型考试形式闭卷考试时间100分钟命 题 人年月日教研室主任(签字)年月日使用班级教学院长(签字)年月日班 级学 号姓 名题号总分得分一30二15三15四40五六七八总分100一、单选题（共一、单选题（共 1010题，每题题，每题 2 2分，共计分，共计 2020分）分）1.流体在圆形直管中流动时，若其已进入了完全湍流区，则摩擦系数 与雷诺数 Re 的关系为_C C_。A.Re 增大，增大B.Re 增大，减少C.Re 增大，基本不变D.Re 增大，先增大后减少2.离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是D D。A.最大流量下对应值B.操作点对应值C.计算值D.最高效率点对应值3.在列管换热器中饱和液体加热空气，有：甲）传热管的壁温接近加热液体温度；乙）换热器总传热系数 K 将接近空气侧的对流传热系数。则A A：A甲乙均合理；B甲乙均无理；C甲合理，乙无理；D甲无理，乙合理。4.在蒸气冷凝传热中，不凝气体的存在对 a 的影响是_A A_。A不凝气体的存在会使 a 大大降低；B不凝气体的存在会使 a 升高；C不凝气体的存在对 a 无影响。5.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 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D.气相主体的涡流扩散阻力6.在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，不能除去的水分为_A A_。A.平衡水分B.自由水分C.非结合水分D.结合水分7.混合液两组分的相对挥发度愈小，则表明用蒸馏方法分离该混合液愈_B_。A 容易；B 困难；C 完全；D 不完全8.用降尘室分离含尘气体，其临界沉降速度为分为 N 层，则临界粒径变为dtcutc、临界粒径为dtc，当将降尘室用水平隔板_D_。A.不变B.NC.1/ND.1/N9.在一水平变径管路中,在小管截面 A 和大管截面 B 连接一 U 型压差计,当流体流过该管时,压差计读数 R 值反映AA A、B 两截面间的压强差BA、B 两截面间的流动阻力C A、B 两截面间动压头变化D突然扩大或缩小的局部阻力10.离心泵停止操作时宜AA.先关出口阀后停电B.先停电后关阀C.先关出口阀或先停电均可D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀二、填空题（共二、填空题（共 2020空，每空空，每空 1 1分，共计分，共计 2020分）分）1.食品工程原理是本专业的一门专业基础课，其主要研究内容是以化工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作单元操作”。食品工程原理属食品工程原理试卷（四）答案第 1 页 共 5 页徐州工程学院试卷工科科学，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和理论指导下的实验研究。2.当 20 的某流体（密度为1261 kg/m3，粘度为1.499Pa.S），流经内径为120 mm的圆形直管时，其平均流速为 1m/s，则其流动形态为_层流层流_，管中心处的最大流速为_2 2 m/s_。3.离心泵的主要特性曲线包括H-qv，P-qv，-qv三条曲线。4.离心泵通常采用改变阀门开度调节流量。5.在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间增加一倍，气流速度减为 1/2，分离颗粒的临界粒径不变。6.热量传递的基本方式有_热传导_、_热对流_和_热辐射_。7.物体黑度在数值上与同一温度下物体的吸收率相等。8.用系数 E 表达的亨利定律表达式为_p*时，氨在空气中的 EA_。在常压下，20A分压为 4.22 kPa，与之平衡的氨水浓度为 5 kg NH3/100 kg H2O，则此时液相中氨水的摩尔分数 x=_5.03 102_，摩尔比 X=5.30 102，亨利系数 E=_83.90 kpa_。9.露点法测定空气湿度的依据是测量 对空气降温时空气的湿度不发生变化，与露点温度下的饱和湿度相等，故可以通过露点温度下的饱和蒸汽压求得一定总压下的空气的湿度。10.精馏操作依据是不同组分间的相对挥发度的不同11.流体在钢管内作完全湍流流动时，摩擦系数 仅与相对粗糙度/d有关。12.因次分析的依据是因次（量纲）一致性原则。三、简答题（共三、简答题（共 3 3题，每题题，每题 5 5分，共计分，共计 1515分）分）1、何谓离心沉降速度？与重力沉降速度相比有何不同？答：离心沉降是靠惯性离心力作用而实现的沉降过程。在这过程中，颗粒受到三个力作用：惯性离心力、向心力和阻力，当其加速度a=0 时，颗粒作匀速沉降运动，此时颗粒（分散相）相对于连续相的运动速度叫离心沉降速度。d(s)wT对层流状态有：ur18R22，而重力沉降时：utd(s)182 g，相比有urut(重)uTR2g K。K 为离心分离因数，表明同一颗粒在同一介质中离心场强度与重力场强度之比，是离心分离设备的重要性能参数。在离心沉降时，重力沉降同时存在，但 ur远大于ut。则忽略重力沉降。2、何谓气膜控制和液膜控制？什么情况下属于气膜控制？什么情况下属于液膜控制？答：根据双膜理论，将气液两相间传质的阻力分别集中在相界面两侧的气膜和液膜之内，且认为界面投有阻力，这种设想称为双膜模型。气液两相间的总传质速率可表达为NA Ky(y y)Kx()1Ky1kymkx*，1Ky1kymkx1，K1kym1kx。表明总传质阻力1 Ky为气相分传质阻力1 ky与液相分传质阻力m k之和。若分传质阻力中1 kym k，则总传质阻力1 Ky 1 ky。此时的传质阻力集中于气相，称为气相阻力控制(亦称气膜控制)。属于气膜控制的情况一般有：中的溶解度很大，即平衡线斜率 m很小。1K1kym1kxky k；溶质在吸收剂中当1 k1 mky，则总传质阻力1 K 1 k。此时的传质阻力集中于食品工程原理试卷（四）答案第 2 页 共 5 页徐州工程学院试卷液相，称为液相阻力控制(亦称液膜控制)。液相阻力控制的条件有：(1)ky k。(2)溶质在吸收剂中的溶解度很小，即平衡线斜率 m很大。3、换热器中的冷热流体在变温下操作时，为什么多采用逆流操作？什么情况下可以采用并流操作？答：当两流体的进、出口温度都已确定时，逆流的平均温度差 tm t1 t2ln(t1 t2)比并流的大，因此单位时间内传递相同热量时，逆流所需传热面积比并流小。逆流的另一优点是可以节省冷却剂或加热剂的用量。因为并流时，t2总是低于 T2，而逆流时，t2却可以高于 T2，所以逆流冷却时，冷却剂的温升 t2t1可比并流时大些，单位时间内传过的热量相同时，冷却剂用量就可以少些。同理逆流加热时，加热剂本身温降 T1T2可比并流时大些，也就是说，加热剂的用量可以少些。所以工业上多采用逆流操作。当要求控制换热器的流体出口温度时，可采用并流操作。例如，流体加热时，可以避免出口温度高于某一规定的温度；冷却时可以避免低于某一规定的温度。四、计算题（共四、计算题（共 3 3题，共计题，共计 4545分）分）1、（15 分）在一连续干燥器中，将 1000kg/h 湿物料由湿基含水量 0.1kg 水/kg 湿物料干燥到0.02kg 水/kg 湿物料，湿度为 0.008kg 水/kg 绝干气，温度为 20 的空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器时空气的湿度为 0.05kg水/kg绝干气，设物料无损失，大气压为 1.013105Pa。这种条件下若将湿物料干燥至 0.04kg水/kg 绝干料共需 5h。求：水分蒸发量；绝干空气消耗量；将此物料继续干燥至 0.02kg/kg 绝干料还需多长时间。实验测得该物料 xc=0.05kg水/kg 绝干料，x*=0.005kg水/kg 绝干料。解：（1）水分蒸发量含水量1 0.10 kg 水/kg 湿物料2 0.02 kg水/kg湿物料绝干物料量LC L1(1 1)1000水分蒸发量WLC(X1X2(1 0.1)900kg 绝干料0.101 0.100.021 0.02/h)900()81.63kg/h（2）绝干空气消耗量G WH2 H181.630.05 0.008 1943.57 kg绝干气/h（3）干燥时间：干燥到物料含水 Xc=0.05kg 水/kg 绝干料为恒速阶段，以后为降速干燥阶段。干燥到X3 0.04 kg水/kg绝干料共用时 5h。恒速干燥阶段：1降速干燥阶段：3LCucA(X1 XC)*LC(XC X)AuC*lnXC XX3 X*0.05 0.0050.04 0.005 0.2 2 5 7 331XC X*X1 XClnXC XX3 X0.05 0.0050.1001 0.05ln又有：13 5h1 4.08 h,3 0.92 h设从 Xc=0.05kg水/kg 干燥X2 0.02kg水/kg绝干料时，食品工程原理试卷（四）答案第 3 页 共 5 页徐州工程学院试卷LC(XC X)*23AuCLC(XC X)AuC*lnlnXC XX2 XXC XX3 X*lnlnXC XX2 XXC XX3 X*lnln0.05 0.0050.02 0.005 4.3 7 1 50.05 0.0050.04 0.0 0 52 4.02h 还需时间为：23(4.02 0.92)h 3.1h2、（15 分）以连续精馏分离正庚烷（A）与正辛烷（B）。已知相对挥发度=2.16，原料液浓度 Zf=0.35（正庚烷的摩尔分率，下同），塔顶产品浓度xD=0.94，加料热状态q=1.05，馏出产品的采出率 D/F=0.34。在确定回流比时，取 R/Rmin=1.40。设泡点回流。试写出精馏段与提馏段操作线方程。解：1）计算 Rmin和 R平衡线方程；yx/1 （1）x 2.16 x（/1 1.16 x）*q线方程：y qx（/q 1）zf（/q 1）1.05 x/0.05 0.35/0.05 21x 7二线交点：Rminxe 0.3594ye 0.5476 2.085xD yeye xe0.94 0.54760.5476 0.3594R 1.40 Rmin 1.40 2.085 2.922）精馏段操作线方程：L L qF R（D/F）F qF（R（D/F）qFV V （1 q）F （R 1）（D/F）F （1 q）F（R 1）（D/F）（1 q）F又 FZf Dx0 WxW WxW 0.0304 F即 Zf（D/F）xD（W/F）xW提馏段操作线方程：y （L/V）x （W/V）xW0.0304x（R 1）（D/F）（1 q）F（R 1）（D/F）（1 q）2.92 0.34 1.05x 0.0304(2.92 1)0.34 (1 1.05)R（D/F）qF(2.92 1)0.34 (1 1.05)1.477 x 0.0220且 xW 0.0304（F/W）0.0304（/1 D/F）0.0304（/1 0.34）0.0463、（15 分）如图所示的某液体输送系统，被输送液体的黏度为 8.488mpa.s，密度为 1200kg/m3，流量为 30m3/h，塔内压力为 196kpa（表压）。泵的吸入管路管长为5m，泵出口到塔进口间管长 25m，管径为108 mm 4mm，塔前截止阀半开(le/d=475)，设泵的效率为 70%，试求此管路系统输送水所需要的外加机械能和泵的轴功率？900弯头的 le/d=35，/d 取 0.00005。解：由题意知：100mpa.s0.1pa.s，1200kg/m3，吸入管路管长 l15m，排出管路管长l225m，管径 d(10842)/10000.1m由 qv30m/h，得管路中流体得流速在 11 和 22 截面间列伯努利方程3u qvA303600 0.1/42 1.061 m/s食品工程原理试卷（四）答案第 4 页 共 5 页徐州工程学院试卷gz1u1221p1Wegz2u2221p2hf其中：z10m，z215m，p10kpa(表压)，p2196kpa(表压)，u1u20。8.488 10 u1.061m/s，流动状态为湍流，查摩擦因素图得 0.017。lhfdle d u22Redu0.11.061 12003 1.5 104 2000由题意知：整个管路含有 3 个 900弯头，1 个半开截止阀，1 个管路入口，1 个管路出口。1.061 5 250.017 35 3 475 0.5 1.020.12 9.265 J/kgWe g(z2 z1)9.81 15 u u22221p2 p1hf196 10001200 9.265 319.748 J/kgPe Weqm Weqv 319.748 30 1200/3600 3197.48WP Pe3197.480.7 4567.83W食品工程原理试卷（四）答案第 5 页 共 5 页