文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 食品工程原理思考与习题

食品工程原理思考与习题

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)。

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( C),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 砂糖溶液的黏度随剪切速率升高而( 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15.5×103 Pa,设备安装地的大气压强为90.8×103 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=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101.3 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=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9.6 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Φ33.5mm×3.25mm ,外管为Φ6mm×3.5mm 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0.9635㎏/m 3,流量为120㎏/h 。求果汁和饱和水蒸气的平均流速。

z 1 z 2

h 习题2附图 水 h 1h 3 h 5 h 4 h 2 p v 汞 习题4附图 p a p a p p ′ h 0.6 m 8.6 m 习题7附图 h

习题 6 附图 压缩空气 水

9 水流经一文丘里管如本题图示,截面1处的管内径为0.1 m ,流速为0.5 m/s ,其压强所产生的水柱高为1m ;截面2处的管内径为0.05 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1.5 m/s 的速度流动。设料液在管内压头损失为2.2 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3.6 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,当地大气压强为1.0133×105 Pa 。求该泵吸入口处的真空度。

1 2 h

习题 9 附图 1m

果汁

饱和水蒸汽

习题 8 附图 u 1 1 2

u 2 习题10附图 h 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0.576 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 =1.2 MPa ,p B =1.12 MPa ,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/m 3、黏度为1.2×10-3Pa·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0.026。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0.65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1.2×10-3

Pa·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0.02mm ,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,20m 习题17附图

习题16附 1 1 2 2 30 习题15附图 5 m

20 m 习题21附图

1 1

2 2 1.6m 习题20附图 A B 6m 习题23附图

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(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( D )。

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,(气缚现象的话启动了根本输送不了水,真空度还有)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( D )

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( B )一台泵单独工作时的两倍。

A. >

B. <

C. =

4 正位移泵的流量与( A)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( B )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( C ),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)。

A. 越小

B. 越大

C. 不变

8 正位移泵的压头与( B )无关。

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45.33kPa。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1.15g/cm3的盐水,以0.0056m3/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52.5mm。假如管路系统的摩擦损失为53.8J/kg,泵的效率为70%,试计算泵的扬程和功率。

3 用泵将82.2℃的热水以0.379m3/min的流量从一出口贮槽中吸上来,泵的入口管为内径50.8mm,长6.1m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50.8mm 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6.1m。(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0.5m3/h的水以0.1m/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(滤饼性质)。

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( C )。

A.1/2;

B.1/3;

C.1/4

2 对于可压缩性滤饼,其压缩系数为( B )。

A.s=0;

B.s<1;

C.s>1

3 过滤的推动力为( C )。

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(D )。

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。P130

2 简述影响重力沉降的因素(以斯托克斯区为例)。P120

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d90μm,密度ρs为3000kg/m3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1.205kg/m3,黏度为1.81×10-5Pa?s,水的黏度为1.5×10-3Pa?s。2某悬浮液中固相密度为2930kg/m3,其湿饼密度为1930kg/m3,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=5.15×10-6m2/s。现用一直径为1.75m,长0.98m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125.5°,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/m3。气体温度为375K,黏度为0.6cP,密度为0.46kg/m3。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=1000m3/h。试计算其临界粒径。

4预用沉降室净化温度为20℃流量为250m3/h的常压空气,空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3,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1.81×10-5Pa?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/m3,溶液的密度为

801kg/m3,黏度为10P,离心机转筒的r2=0.02225m,r1=0.00716m,碟片的半锥角为45。,

如果转速为2300r/min,流量为0.002832m3/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( B )。

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 )。

A.1

B. 0.806

C. 0.65

3 当乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)(A)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。

2 如下表所示的粒度分布数据,试计算面积平均直径、体积平均直径和沙得平均直径。

粒度范围/μm0~20 20~40 40~60 60~80 80~100 100~120 120~140 140~160 160~180 180~200 200~220 220~240 颗粒计数 5 20 50 106 95 88 52 26 10 6 4 2

3 lkg谷物从最初粒度4mm磨碎到最后粒度1mm需要能量4.6kJ。若将此谷物从最初状态磨碎至粒度为0.2mm,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1.63m,器内液层深度为1.5m,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0.3m的固定床层,空隙率为0.4.若20℃的空气流过流化床时,空床流速为0.5m/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0.4mm,密度为1690kg/m3。气体的平均密度为1.4kg/m3,平均黏度为0.37cP。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=1.44×10-4m,颗粒密度为ρs=1068kg/m3,液相黏度为μf.0246cP,密度为ρf=0.98kg/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0.3m,空隙率为0.4.冷冻进行时,空气速度等于临界速度的1.6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2.36×10-2W/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0.18mm。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1.55kN/m2,同时估计从风机到加料器的压力损失约为1.04 kN/m2。假设系统内空气的平均密度为1.23kg/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(有无相变)、(特征尺寸)、(流动状态)和(物性因数)等。流体类型

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(5 )%(冷热水物性数据视为相同)热损失=Wcp2 △tm=(40+38)/2 总传热=Wcp40

三、选择

1 在与等温面垂直的方向上,( A )

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( A )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( B ).

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( B ).

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( C)B层的导热系数;应将( B层)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 =0.37m ,内表面温度t 1=1650℃,外表面温度t 2=300℃,平壁材料热导率λ=0.815+0.00076t ,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0.02m 2,其厚度为0.01m ,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

2.8 300 100 114 2.28 200 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0.9W/(m·℃)及0.7W/(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0.06W/(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0.57W/(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=1.05 W/(m 2·℃); 厚度b 1=0.23m ;

绝热砖:热导率2λ=0.151 W/(m 2·℃)

每块厚度b 2=0.23m ;

普通砖:热导率3λ=0.93 W/(m 2·℃)

每块厚度b 3=0.24m ;

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=0.1+0.0002t (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0.16W/(m 2·℃)和0.04W/(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101.3kPa 的空气从10℃加热到50℃。预热器由一束长度为1.5m ,直径为φ86mm×1.5mm 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×2.5mm 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8.32kg/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 =1.5mm ,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×1.5mm 。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0.3m/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×3.5mm ,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0.5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42.5℃,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0.03m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15.8m2的逆流套管换热器中,用热油加热冷水。热油的流量为2.85kg/s,进口温度为110℃;水的流量为0.667kg/s,进口温度为35℃。热油和水的平均比热容分别为1.9kJ/(kg·℃)及4.18 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0.3m×0.3m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2.61kJ/(kg·℃),其流量为360kg/h,今有以下两个换热器,传热面积为0.8m2。

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1.25kg/s的蔗糖溶液由350K冷却至300K,冷却水在φ25mm×2.5mm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0.85 kW/(m2·℃)和2.7 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1.4×104(kg/h)。比热容分别为0.52(kcal/kg·℃)和0.46(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2.5×104kg/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20.26kPa(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0.6m/s 的流速流过,管子的尺寸为φ25mm×2.5mm。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×2.5mm,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)。

食品工程原理试题思考题与习题及答案
食品工程原理试题思考题与习题及答案_工学_高等教育_教育专区。思考题与习题绪论一...
食品工程原理试题思考题与习题及答案
食品工程原理试题思考题与习题及答案_其它_职业教育_教育专区。思考题与习题绪论一...
食品工程原理试题思考题与习题与答案
食品工程原理试题思考题与习题与答案_其它_职业教育_教育专区。.. .. .. 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......
食品工程原理习题和答案
食品工程原理练习题 6页 免费 食品工程原理思考与习题 38页 1下载券 食...
食品工程原理思考与习题
食品工程原理思考与习题_建筑/土木_工程科技_专业资料。. . .. .. . 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......
中国农业大学食品学院食品工程原理课后习题及答案解析
才思教育考研考博全心全意 中国农业大学食品学院食品工程原理课后习题及答案解析四 ...
食品工程原理试题思考题与习题及答案解析
食品工程原理试题思考题与习题及答案解析_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。食品工程原理试题思考题与习题及答案解析 思考题与习题 绪论一、填空 1 同一台设备的设计......
课后习题答案 食品工程原理
课后习题答案 食品工程原理_理学_高等教育_教育专区。课后习题答案 食品工程原理 【7-1】 氨的摩尔分数 x = 27.50% 氨的摩尔比 X = 37.93% 【7-2】 X ......
食品工程原理试题思考题与习题测验及答案
食品工程原理试题思考题与习题测验及答案_理学_高等教育_教育专区。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......
食品工程原理试题思考题与习题及答案解析
食品工程原理试题思考题与习题及答案解析_理学_高等教育_教育专区。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......
食品工程原理 赵思明 课后习题答案
食品工程原理 赵思明 课后习题答案_工学_高等教育_教育专区。思考题与习题参考答...
中国农业大学食品学院食品工程原理课后习题及答案
才思教育考研考博全心全意 中国农业大学食品学院食品工程原理课后习题及答案 第十一...
食品工程原理习题答案解析
食品工程原理习题集和答案解析_其它_高等教育_教育专区 1人阅读|次下载 食品工程原理习题集和答案解析_其它_高等教育_教育专区。P31: 1. 食品工程原理第一章 2......
食品工程原理习题和答案
食品工程原理习题和答案_建筑/土木_工程科技_专业资料。P31: 1. 2. 4. 食品工程原理第一章 8. 9. 10. 11. 第二章 P78: 【1】一食品冷藏室由内层为 ......
课后习题答案 食品工程原理
课后习题答案 食品工程原理。【4-1】答:流体沿一定方位绕过形状一定的颗粒时,影...
李云飞版食品工程原理第四章课后习题答案
食品工程原理练习题 6页 免费 食品工程原理思考与习题 38页 1下载券 食...
食品工程原理习题测验答案
食品工程原理习题测验和答案_理学_高等教育_教育专区。P31: 1. 食品工程原理 第一章 2. 4. 8. 9. 10. 11. 第二章 P78: 【1】一食品冷藏室由内层为19......
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】 P31: 1. 2. 4. 食品工程原理 第一章 8. ......
食品工程原理习题和答案
食品工程原理习题课 21页 1下载券 食品工程原理 思考与习... 38页 1下载券 食品工程原理习题和答案... 13页 免费 食品工程原理思考与习... ......
食品工程原理第八周布置习题解答
习题解答 食品 1301 班及食品质安 1301、1302 班食品工程原理作业(...