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%，含盐量%，试计算原料黄油中含水量。
3 将固形物含量为%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℃，离开预热器的温度为℃。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%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)。
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 牛顿黏性定律表明，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 在过渡区内，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 当流体在圆管内流动时，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( a )，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 )。
A. 增大；
B. 减小；
C. 不变
3 层流时流体在圆管内的速度分布规律为( a )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×103 Pa，设备安装地的大气压强为×103 Pa，试求真空浓缩器内的绝对压强。
2 一敞口储槽内贮存有椰子油，其密度为910kg/m3，已知：Z1=，Z2=；槽侧壁安装的测压管上段液体是水，测压管开口通大气。求槽内油面的位置高度h。
3 某设备进、出口的表压强分别为－13 kPa 和160 kPa ，当地大气压为 kPa ，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 形管内充满水，已知从右至左四个水银面与基准水平面的垂直距离分别为h1=、h2=1m 、h3=、h4=。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p v 。
5 试管内盛有10cm 高的水银，再于其上加入6cm 高的水。水银密度为13560 kg/m 3，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）用以排除输送管道内的少量积水。已知压缩空气压强为50 kPa （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㎏/m 3的食用油，油面高于槽底 m ，油面上方通大气，槽侧壁下
部开有一个直径为500 mm 的圆孔盖，其中心离槽底600 mm 。求作用于孔盖上的力。
8 如本题图所示,用套管式热交换器加热通过内管的果汁，已知内管为Φ×，外管为Φ6mm ×
的焊接钢管。果汁密度为1060㎏/m 3，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㎏/m 3，流量为120㎏/h 。求果汁和饱和水蒸气的平均流速。
2习题2附图
习题4附图
习题7附图
习题 6 附图
9 水流经一文丘里管如本题图示，截面1处的管内径为 m ，流速为 m/s ，其压强所产生的水柱高为1m ；截面2处的管内径为 m 。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，管大头内径为20mm ，小头内径为12mm ，现测得这两截面
间的压强差为1000Pa ，该植物油的密度为950kg/m 3，不计流动损失。求每小时油的质量流
量。
11 从高位槽向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以 m/s 的速度流动。设料液在管内压头损失为 m (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？
12 20℃下水在50 mm 内径的直管中以 m/s 的流速流动，试判断其流动类型。
13 37℃下血液的运动黏度是水的5倍。现欲用水在内径为1 cm 的管道中模拟血液在内径为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 果汁在内径为d 1的管路中作稳定流动，平均流速为u 1，若将管径增加一倍，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 如本题图示，将离心泵安装在高于井内水面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内的吸水管路上总能量损失为∑hf = 5 J/kg,
1 2
习题 9 附图 饱和水蒸汽
习题 8 附图
1 2 习题10附图 习题11附图
16 用泵输送某植物油，管道水平安装，其内径等于10mm ，流量为 m 3/h ，油的粘度为50黏
度0-3 Pa s ，密度为950kg/m 3。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20 m 。已知溶液密度为1200 kg/m 3 ，溶液输送量为每小时30 m 3 ,管路系统各种
流动阻力之和 ∑h f = 36 J/kg ,该泵的效率为 。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 植物油在圆形直管内作滞流流动，若流量、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930 kg/ m 3 、黏度为 4黏度mPa s 的某植物油送至贮槽，管路未装流量
计，但已知A 、B 两处压力表的读数分别为 p A = MPa ，p B = MPa ，两点间的直管长度为25m ，用管直径为Φ89×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 用一台轴功率为的库存离心泵将溶液从贮槽送至表压为×105Pa 的密闭高位槽（见右图），
溶液密度为1150kg/m 3、黏度为×10-3Pa·s。管子直径为Φ108×4 mm、直管长度为70 m 、
各种管件的当量长度之和为100 m (不包括进口和出口的阻力)，直管阻力系数为。输送量
为50m 3/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 一台效率为的离心泵将果汁由开口贮槽输送至蒸发器进行浓缩。已知果汁密度为1030
kg/m 3，黏度为×10-3Pa·s，蒸发器液面上蒸发空间的真空表读数为50 kPa ,果汁输送量为16 m 3/h 。进蒸发器的水平管中心线高于开口贮槽液面20 m ，管直径为Φ57mm×3 mm 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 ，当地大气压强为1×105Pa 。求泵的轴功率P Z 。
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）、内径为20mm 的钢管，该管末端分接两个处于同一水平面的支管，支管直径与总管相同，各支管均装有一相同的球阀习题16附1
1
30 20 m 习题21附图 1 1 2 2 习题20附图 A
B
6m 习题23附图
（ζ=），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 泵的内部损失主要由( )，( )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 两台相同的泵串联工作时，其压头( )一台泵单独工作时的两倍。
A. >
B. <
C. =
4 正位移泵的流量与( )有关。
A. 泵的转速与结构
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，则容积系数( )。
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 离心泵发生气蚀现象的原因是什么？危害是什么？应如何防止？
2 根据离心泵的特性曲线图说明用其出口阀门调节管路流量的原理。
3 简述实际流体柏努利方程的物理意义。
4 简述离心泵的结构和工作原理。
5 简述用旁路阀调节往复泵流量的原理。
五、计算
1 已知离心泵吸入管内径为100mm，吸入管路总压头损失为12u2/2g（u为吸管内水的流速，m/s），泵入口处真空表读数为。试求吸水管内的流量（m3/h）。已知水的密度为103m3/kg。
2 用泵将密度为cm3的盐水，以min的流量由一敞口大原料贮槽送敞口高位槽中，管道出口比原料贮槽的液面高23m，吸入管内径为90mm，泵出口管内径为。假如管路系统的摩擦损失为kg，泵的效率为70%，试计算泵的扬程和功率。
3 用泵将℃的热水以min的流量从一出口贮槽中吸上来，泵的入口管为内径，长的40号钢管，有三个弯头。水从泵中流出来后经过一长61m，内径的带两个弯头的管段后再排到大气中，排出口比贮槽的液面高。（1）计算总摩擦损失；（2）计算泵所作的的功；3.泵的有效功率。
4 用泵降体积流量为h的水以s的速度从10m下的加热罐中抽至水龙头处。假如罐的压力保持在600kPa的表压下，试求泵的能量。忽略管道阻力。
第三章非均相物系的分离
一、名词解释
1 非均相物系
2 临界粒径
3 重力沉降
4 离心沉降
5 沉降速度
6 过滤速率
二、填空
1 滤饼过滤有（）和（）两种典型的操作方式。在实际操作中常用（）的操作方式。
2 沉降室应做成（）形或在室内设置（）。
3 沉降室的生产能力与（）和（）有关。
4 除尘系统可以由（）、（）和（）组成。
5 在除尘系统中，含尘气体可先在（）中除去较大尘粒，然后在（）中除去大部分尘粒。
6 过滤有( )和( )两种基本方式。
7 板框过滤机的工作过程主要有( )，( )和( )等。
8 滤饼过滤开始后会迅速发生( )现象。在滤饼过滤中，真正起过滤作用的是( )。
9 滤饼阻力的大小主要取决于(过滤介质)及其( )。
10 非均相物系的分离遵循（）的基本规律。
三、选择
1 在相同条件下,板框过滤机的洗涤速率为终了过滤速率的( )。
2；3；4
2 对于可压缩性滤饼,其压缩系数为( )。
=0；<1；>1
3 过滤的推动力为( )。
A.浓度差；
B.温度差；
C.压力差
4 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，泵出口处的压力表逐渐上升，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
四、简答
1 简述旋风分离器的结构和设计原理。
2 简述影响重力沉降的因素(以斯托克斯区为例)。
3 设计一个含尘气体的分离系统，并简述各个设备的作用。
4 简述降尘室的结构和设计原理。
5 根据过滤基本方程，简述影响过滤的因素。
6 简述板框压滤机的工作过程。
7 设洗水的粘度和温度黏度液相同,试证明洗涤速率是最后过滤速率的1/4。
8 简述先恒速后恒压过滤的特点。
9 简述用试验法求过滤常数的方法。
五、计算
1试计算直径d 90μm,密度ρs 为3000kg/m 3的固体颗粒分别在20℃的空气和水中的自由沉降
速度。已知20℃时空气的密度为m 3，黏度为×10-5Pa ?s ，水的黏度为×10-3Pa ?s 。
2某悬浮液中固相密度为2930kg/m 3，其湿饼密度为1930kg/m 3，悬浮液中固相颗粒的质量分
率为25g/升水。该悬浮液于400mm 汞柱的真空度下用小型转筒真空过滤机做试验，测得过
滤常数K =×10-6m 2/s 。现用一直径为，长的转筒真空过滤机生产。操作压力于试验相同，转
速为1r/min ，浸没角为°，滤布阻力可忽略，滤饼不可压缩。试求此过滤机的生产能力和滤饼的厚度。
3已知含尘气体中尘粒的密度为2000kg/m 3。气体温度为375K ，黏度为，密度为m 3。现用一
标准型旋风分离器分离其中的尘粒，分离器的尺寸为D=400mm ，h=D/2，B=D/4。含尘气体在
进入排气管以前在分离器内旋转的圈数为N=5，气体流量Q=1000m 3/h 。试计算其临界粒径。
4预用沉降室净化温度为20℃流量为250m 3/h 的常压空气，空气中所含灰尘的密度为
1800kg/m 3，要求净化后的空气不含有直径大于10μm 的尘粒，试求所需净化面积为多大?若
沉降室低面的宽为2m ，长5m ，室内需要设多少块隔板?已知20℃时，空气黏度为×10-5Pa ?s 。
5若分别采取下列各项措施,试分析真空转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩。（1）转筒尺寸按比例增大1倍；（2）转筒浸没度增大1倍；（3）操作真空度增大1倍；4.转速增大1倍。
6用单碟片的碟式离心机澄清含有颗粒的黏性液体，颗粒密度为1461kg/m 3，溶液的密度为
801kg/m 3，黏度为10P ，离心机转筒的r 2=，r 1=，碟片的半锥角为45。
，如果转速为2300r/min ，流量为h 。计算出口流体中最大颗粒的直径。
第四章粉碎筛分混合乳化
一、名词解释
1 粉碎
2 粒度
3 球形度
4 筛分
5 混合
6 均匀度
7 乳化
8 均质
二、填空
1根据被粉碎物料和成品粒度的大小，粉碎被分为（）、（）、（）和（）四种。
2物料粉碎时所受到的作用力包括（）、（）和（）三种。
3粉碎操作方法包括（）、（）、（）和（）四种。
4磨齿排列有四种方式，即（）、（）、（）和（）。
5整个混合过程存在（）、（）和（）三种混合方式。
6从结构来看，桨叶有（）、（）、（）和（）四种形式。
7固体混合机按照结构可分为（）和（）两种；按照操作方式可分为（）和（）。8乳化液形成的方法基本上可分为（）和（）两种。
9均质机按其结构及上作原理大致可分为（）、（）、（）。
三、选择
1 对于中粉碎，成品粒度范围为( )。
A. 5-50mm
B. 5-10mm
C. 100μm以下
2 对于立方体形颗粒，球形度φs为（）。
B. C.
3 当乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)（）时，此乳化剂为亲水性乳化剂。
A. ＞10
B. ＜10
C. =10
四、简答
1 食品加工中如何选用粉碎机？
2 筛面的运动方式有哪些？
3 简述固体混和中的离析现象及防止方法。
4 影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？
5 乳化单元操作中乳化剂的作用有哪些？
6 简述肢体磨的结构及工作原理。
五、计算
1 试计算立方体形颗粒的球形度和形状系数。
3 lkg谷物从最初粒度4mm磨碎到最后粒度1mm需要能量。若将此谷物从最初状态磨碎至粒度为，所需的能量是多少?
4 有带旋桨式搅拌桨的混合器来搅拌某工业产品。已知容器直径为，器内液层深度为，甘油的密度为1200kg/m3，黏度为16。若搅拌器转速为500r/min，测得电机功率为12kW，试求搅拌器的直径。
第五章流态化与气体输送
一、名词解释
1 悬浮速度
2 临界流化速度
3 流化数
4 密相流化床
5 夹带分离高度
6 气力输送
二、填空
1 按照流化状态，流态化可分为（）流态化和（）流态化两种形式。
2 为避免从床层中带出固体颗粒，流化床操作气速必须保持在( )和( )之间。
3 流化床中常见的不正常现象主要有( )和( )。
4 在流化床中，如果床层过高，可以增加( )，破坏( )，避免( )现象发生。
5 气力输送的形式主要有( )式气力输送、( )式气力输送和( )式气力输送三种。
6 同一气力输送装置，输送松散物料可选( )的混合比。
三、选择
1 在流态化阶段，流化床床层的压强降与( )有关。
A．流体流速； B．床层高度； C．A和B
2 当流体通过床层时分布不均匀，则大量流体与固体颗粒不能很好地接触，就会产生“短路”，这种现象称为（）。
A．沟流现象 B．断流现象 C．腾涌现象
3 就物料颗粒群在水平管道中的运动状态而言，停滞流又可称为（）。
A．均匀流 B．管底流 C．疏密流 D．集团流
4 下列哪种气力输送的形式适用于输送细小、贵重或危害性大的粉状物料。（）A．吸运式B．压送式C．混合式D．循环式
5 利用两相流旋转时离心力的作用使物料与气流分离的卸料器为（）。
A．容积式 B．三角箱 C．离心式 D．压力式
四、简答
1 气力输送的特点是什么？
2 粮食工业中常采用的气力输送装置有哪些形式？有什么特点？
3 物料颗粒在水平管的悬浮机理及运动状态如何？
4 影响物料在弯管中运动最终速度的因素有哪些?试分析论述一下。
5 在两相流理论中将其压损分为哪几部分？各代表什么意义？
6 如何选择输送风速？
五、计算
1 某物料密度为1196 kg/m3，直径为5mm，堆积成高度为的固定床层，空隙率为.若20℃的空气流过流化床时，空床流速为s，试求压力降。当空床流速为何值时，流化才开始？试求此时压力降值。
2 某物料颗粒的平均粒径为，密度为1690kg/m3。气体的平均密度为m3，平均黏度为。试
求其临界流化速度。
3 某固体颗粒为130目,临界粒径为d p=×10-4m，颗粒密度为ρs=1068kg/m3，液相黏度为μ，密度为ρf=m3，求最大流化速度。
4 鲜豌豆近似为球形，其直径为5mm，密度为1060 kg/m3。拟于-20℃冷气流中进行流化冷冻。豆床在流化前的床层高度为，空隙率为.冷冻进行时，空气速度等于临界速度的倍。试大体估计：①流化床的临界流化速度和操作速度；②通过床层的压力降；③试估算冷气流与颗粒表面之间的传热膜系数。已知-20℃空气的导热系数为×10-2W/m·K
5 试近似计算某一压送式气力输送面粉设备的风机所需的功率。设备生产能力为每小时输送面粉20吨。面粉颗粒的平均粒径为。已知从加料器到卸料器整个输送管线长度为30m（垂直的10m，水平的20m），中间有两只90°弯管。估计卸料器内、排气管内以及装置终点布袋过滤器的压力损失约为m2，同时估计从风机到加料器的压力损失约为 kN/m2。假设系统内空气的平均密度为m3。
第六章传热学
一、名词解释
1 对流传热
2 自然对流
3 强制对流
4 热辐射
5 黑体
二、填空
1 常用的列管换热器的温度补偿方式有（）、（）和（）等。
2 强化传热的途径主要有（）、（）和（）等
3 热传导是借助于（）来进行热量的传递的。热传导主要发生在（）或（）中。
4 热量的传递是由于（）而引起的。根据传热原理，传热有（）、（）和（）三种
方式。
5 在对流传热中，雷诺准数等于（），它表示（）。
6 在对流传热中，努塞尔准数等于（），它表示（）。
7 影响对流传热的因素主要有（）、（）、（）和（）等。
8 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 W1（）W2，所需传热面积A1（）A2（大于、小于、等于）。
9 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90℃，出口温度为50℃，冷水进口温度
为15℃，出口温度为53℃，冷热水的流量相同，则热损失占传热量的（）％（冷热水物性数据视为相同）
三、选择
1 在与等温面垂直的方向上，( )
A.温度梯度最大
B.温度梯度较小
C.没有温度梯度
2 液体的沸腾传热应控制在( )区,以获得较大的传热膜系数.
A.核状沸腾;
B.膜状沸腾;
C.自然对流
3 在相同传热面积条件下,逆流操作时所需加热剂用量较并流操作( ).
A.多;
B.少;
C.相同
4 间壁式换热器任一侧流体的对流换热过程中, 热阻主要集中在( ).
A.间壁本身;
B.层流底层;
C.湍流主体
5 已知圆筒壁(外半径为r3)上两层保温材料的温度分布曲线如图示:A 层的导热系数( )B层的导热系数；应将( )放在内层保温效果好。(A,B 两层厚度相等)。
A. 等于
B. 大于
C. 小于
D. A 层
四、简答
1 简述影响对流传热系数的因素。
2 举例说明板式换热器在食品中的应用。
3 根据传热速率方程简述影响间壁式换热器的因素。
4 举例说明套管式换热器在食品中的应用。
5 简述套式换热器的特点及其应用。
五、计算
1 某平壁厚度b =，内表面温度t 1=1650℃，外表面温度t 2=300℃，平壁材料热导率λ=+，W/(m 2
·℃)。若将热导率分别按常量（取平均热导率）和变量计算，试求平壁的温度分布关系式和导热热通量。
2 用平板法测定材料的热导率。平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷却水通过夹层将热量移走。所加热量由加至电热器的电压和电流算出，平板两侧的表面温度用热电偶测得（见附表）。已知材料的导热面积为，其厚度为，测得的数据如下，试求：
（1）材料的平均热导率λ；
（1） 设该材料的热导率为)'1(0t a -=λλ，试求0λ和a '。
电热器
材料表面温度/℃ 电压/V
电流/A 高温侧 低温侧 140
300 100 114 200 50 3 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm ，其热导率分别为（m·℃）及（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm 、热导率为(m 2
·℃)的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的热导率不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
4 红砖平壁墙，厚度为500mm ，一侧温度为200℃，另一侧为30℃。设红砖的平均热导率取(m 2·℃)，试求：
（1）单位时间、单位面积导过的热量；
（2）距离高温侧350mm 处的温度。
5 某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次彻成。
耐火砖：热导率1λ= W/（m 2·℃）；
厚度b 1=；
绝热砖：热导率2λ= W/（m 2·℃）
每块厚度b 2=；
普通砖：热导率3λ= W/（m 2·℃）
每块厚度b 3=；
若已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为940℃，而绝热砖与普通砖接触处的温度不得超过138℃，试问：
（1）绝热层需几块绝热砖？
（2）此时普通砖外侧温度为多少？
6 在外径为140mm 的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t 的关系为λ=+（t 的单位为℃，λ的单位为W/（m 2·℃））。若要求每米管长的热损失Q/L 不大于450W/m ，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。
7 φ60mm ×3mm 铝合金管（热导率按钢管选取），外包一层厚30mm 石棉后，又包一层30mm 软木。石棉和软木的热导率分别为（m 2·℃）和（m 2·℃）。又已知管内壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长所损失的冷量。若将两保温材料互换，互换后假设石棉外侧的温度仍为10℃不变，则此时每米管长上损失的冷量为多少？
8 空心球内半径为r 1、温度为t i ，外半径为r 0、温度为t 0，且t i ＞t 0，球壁的热导率为λ。试推导空心球壁的导热关系式。
9 在预热器内将压强为的空气从10℃加热到50℃。预热器由一束长度为，直径为φ86mm ×的错列直立钢管所组成。空气在管外垂直流过，沿流动方向共有15行，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm 。空气通过管间最狭处的流速为8m/s 。管内有饱和蒸气冷凝。试求管壁对空气的平均对流传热系数。
10 在长为3m ，内径为53mm 的管内加热香蕉浆。香蕉浆的质量流速为172kg/（s·m 2）。若
香蕉浆在定性温度下的物性数据如下：
510890-?=μPa·S；692.0=λw/m·K；865.3=p c kJ/（kg·℃）
。 试求香蕉浆对管壁的对流传热系数。
11 有一列管式换热器，由38根φ25mm×的无缝钢管组成。果汁在管内流动，由20℃被加热至80℃，果汁的流量为s 。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对果汁的传热系数。当果汁的流量提高一倍时，传热系数有何变化。
12 热空气在冷却管管外流过，2=90W/(m 2·℃)，冷却水在管内流过，
1=1000W/（m 2·℃）。冷却管外径d o =16mm ，壁厚b =，管壁的λ=40W/（m 2
·℃）。试求：
①总传热系数K o ；
②管外对流传热系数2增加一倍，总传热系数有何变化？
③管内对流传热系数1增加一倍，总传热系数有何变化？ 13 有一套管换热器，内管为φ25mm ×1mm，外管为φ38mm ×。冷水在环隙内流过，用以冷却内管中的高温气体，水的流速为s ，水的入口温度为20℃，出口温度为40℃。试求环隙内水的对流传热系数。
14 有一不锈钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm×，流量为2000kg/h 的糖浆在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。糖浆的对流传热系数h =230W/（m 2·K），水的对流传热系数c =290W/（m 2
·K）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。
22 某无相变的流体，通过内径为50mm 的圆形直管时的对流传热系数为120W/(m 2·℃)，流体的Re =2×104。假如改用周长与圆管相等，高与宽之比等于1∶2的矩形管，而流体的流速增加倍，试问对流传热系数有何变化？
15 某食品厂用冷水冷却奶油。冷却器为φ14mm ×8mm 钢管组成的排管，水平浸于一很大的冷水槽中，冷水由槽下部进入，上部溢出，通过槽的流速很小。设冷水的平均温度为℃，钢管外壁温度为56℃，试求冷水的对流传热系数。
16 室内有二根表面温度相同的蒸气管，由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的（Gr·Pr ）=108。两水平管单位时间、单位面积的热损失的比值为多少？
17 饱和温度为100℃的水蒸气在长3m 、外径为的单根黄铜管表面上冷凝。铜管坚直放置，
管外壁的温度维持96℃，试求每小时冷凝的蒸气量。若将管子水平放，冷凝的蒸气量又为多少？
18有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数1=50W/（m2·K）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数2=2000W/（m2·K），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t'2和T'2，忽略流体物性参数随温度的变化；②传热速率Q'比原来增加了多少？
19 在一传热面积为的逆流套管换热器中，用热油加热冷水。热油的流量为s，进口温度为110℃；水的流量为s，进口温度为35℃。热油和水的平均比热容分别为(kg·℃)及kJ/(kg·℃)。换热器的总传热系数为320W/(m2·℃)试求水的出口温度及传热量。
20 求直径d=70mm、长L=3m的钢管（其表面温度t1=227℃）的辐射热损失。假定此管被置于：（1）很大的红砖里，砖壁温度t2=27℃；（2）截面为×的砖槽里，t2=27℃，两端面的辐射损失可以忽略不计。
21 用175℃的热油将300kg/h的果汁由25℃加热至90℃，已知热油的比热容为（kg·℃），其流量为360kg/h，今有以下两个换热器，传热面积为。
换热器1：K1=625 W/(m2·℃)，单壳程双管程。
换热器2：K2=500 W/(m2·℃)，单壳程单管程。
为满足所需的传热量应选用那一个换热器。
22 在一套管换热器中，用冷却水将s的蔗糖溶液由350K冷却至300K，冷却水在φ25mm×的管内中流动，其进出口温度分别为290K和320K。已知水和蔗糖溶液的对流传热系数分别为 kW/(m2·℃)和 kW/(m2·℃)，又两侧污垢热阻忽略不计，试求所需的管长和冷却水消耗量。
23 在一列管换热器中，用初温为30℃的水将橘汁由120℃冷却到70℃，已知橘汁和水的流量分别为1×104（kg/h）和×104（kg/h）。比热容分别为（kcal/kg·℃）和（kcal/kg·℃），传热系数K=100（kcal/m2·h·℃）试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。
24 在并流换热器中，用水冷却奶油。水的进出口温度分别为15℃和40℃，奶油的进出口温度分别为120℃和100℃。现因生产任务要求奶油的出口温度降至80℃，设奶油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m，试求将此换热器的管长增至多少米才能满足要求？设换热器的热损失可忽略。
25 一传热面积为15m2的列管换热器，壳程用110℃饱和水蒸气将管程某溶液由20℃加热至80℃，溶液的处理量为×104kg/h，比热容为4kJ/（kg·℃），试求此操作条件下的总传热系数。又该换热器使用一年后，由于污垢热阻增加，溶液出口温度降至72℃，若要出口温度仍为80℃，加热蒸气温度至少要多高？
26 用（表压）的饱和水蒸气将20℃的水预热至80℃，水在列管换热器管程以s的流速流过，管子的尺寸为φ25mm×。水蒸气冷凝的对流传热系数为104W/(m2·℃)，水侧污垢热阻为6×10-4(m2·℃)/W，蒸气侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求：
（1）此换热器的总传热系数；
（2）设备操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，出口温度只能升至70℃，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。
27 今欲于下列换热器中，将某种溶液从20℃加热到50℃。加热剂进口温度为100℃，出口温度为60℃。试求各种情况下的平均温度差。
（1）单壳程，双管程
（2）双壳程，四管程
28 有一单壳程双管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸气加热，干空气以12m/s的流速在管内流过，管径为φ38mm×，总管数为200根，已知总传热系数为150 W/（m2·℃），空气进口温度为26℃，要求空气出口温度为86℃，试求：
（1）该换热器的管长应多少？
（2）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而将管径增大为φ54×2mm，总管数减少20%，此时的出口温度为多少？（不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失）。
第七章制冷与食品冷冻
一、名词解释
1 制冷
2 单位制冷量
3 制冷剂
4 制冷剂循环量
5 制冷系数
6 干耗
二、填空
1 ( )是可以冻结成冰晶的水分，而( )与固形物结合在一起，冷冻时很难冻结成冰晶。
2 食品冷冻分为( )和( )两种形式。其中( )可使食品长期贮藏。
3 水冻结成冰的一般过程是( )，而后由于体系达到了热力学的( )条件，水将在冻结温度下形成冰晶体。
4 根据对冷冻介质与食品接触的基本方式，冷冻过程包含( )和( )两个过程。
5 食品经冻结后再解冻，其组织中的冰晶体将融化成水，它不易( )，这部分水将( )。食品组织中水分重新分配的量越多，则( )。
三、简答
1 常用的制冷方式有哪些？各有什么特点？
2 简述逆卡诺循环。
3 简述冻结过程中食品温度的分布特点。
4 简述水与食品的冻结过程。
5 分析冻结对食品品质的影响。
6 分析比较食品冻结的方法。
7 举例说明常见食品的冻结设备
四、计算
1已知一食品的含水率为78%，冻结后固体成分和冰的质量分数为、，其密度分别为1010、920，试估算该食品冻结后热导率、比热容和热扩散率的值。
2已知某食品含水82%，初始冻结点为－℃，冻结完成时温度为－10℃，试估算该食品中未冻结水分的质量分数。
3某球状食品的直径为 m，密度为1030 kg/m3，水分质量分数为。现需在隧道式送风冻结器中经－23℃的冷空气冻结，食品开始冻结时的温度已经被冷却至冻结点－℃，食品的融化热为220 kJ/kg，冻结后食品的热导率为 W/(m·K)，冻结时对流传热系数为65 W/(m2·K)。试分别计算将该食品冻结至平均温度达－12℃时和中心温度达－6℃时的冷冻时间。
4 含水75%，长、宽、厚分别为1m、、的牛肉块状食品在冷冻器中被－30℃的冷空气冻结。表面对流传热系数为40 W/(m2·K)，牛肉初始温度为－℃，牛肉冻结后的热导率为W/(m·K)，密度980 kg/m3，计算将牛肉冻结到－10℃时所需时间。
5 5cm厚的牛肉胴体在－30℃的冷冻间里被冻结。产品含水73%，密度970，冻牛肉热导率为 W/(m·K)，初始冻结点为－℃，冻结前后的焓差为250 kJ/kg，表面传热系数为50 W/(m2·K)，试用Plank方程式估计其冻结时间。
6 某冷冻食品加工厂需在16h内冻结10t猪肉半胴体。猪肉水分质量分数w= ，初始冻结