食品工程原理试题思考题与习题及答案 下载本文

结点温度Tf =-1.9℃,现要求在-28℃的冷风冻结装置中冻结,试计算猪肉胴体从初始温度为5℃开始,降温至其中心温度为-10℃时所需的制冷量(kW)。

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第八章 蒸发

一、名词解释 1 蒸发 2 多效蒸发

3 蒸发操作的有效温差 二、填空

1 一定压强下,溶液的沸点较纯水( ),两者沸点之差,称为溶液的( )。 2 浓缩是( )和( )均匀混合液的部分分离过程。

3 要维持连续的蒸发过程,一方面要不断地( );另一方面还要不断地( )。 4 蒸发过程中温差损失主要由( )、( )和( )引起。 5 多效蒸发要求后效( )和( )小于前效的。

6 欲提高蒸发器的生产强度,必须设法提高其( )和( )。 7 影响液柱沸点升高的因素主要有( )和( )。 8 由于( )和( ),所以实际每蒸发1kg水要消耗1kg以上的蒸气。 9 常用的多效蒸发流程有( )加料、( )加料、( )加料和( )加料。 10 在并流加料的多效蒸发中,蒸发室压强逐效( ),沸点逐效( ),前效进入后效时( ),浓度( ),传热系数( )。 三、简答

1 试推导单效蒸发加热蒸气耗量的表达试。

2 多效蒸发的温差分配的实质是什么?通常应考虑哪些原则?

3 设计并绘出牛奶浓缩系统的流程和主要设备,并说明其特点和工作原理。 四、计算

1 在一薄膜蒸发器中,将含有12%(质量分数,下同)蕃茄汁的浓缩到25%,蕃茄汁最高允许温度为57℃,这也就是浓缩液的温度。料液在38℃进入蒸发器,加热用的是172.4kPa的饱和蒸气。总传热系数为3407W/(cm2·℃),传热面积为4.6m2,估计原料液比热容为3.98kJ/(kg·℃),忽略沸点升高。计算蕃茄汁进入蒸发器的进料速度。 2 在单效真空蒸发器中,将流率为10000kg/h的某水溶液从10%浓缩到50%。原料液温度为31℃,估计沸点升高为7℃,蒸发室的绝对压强为20kPa,加热蒸气的绝对压强为200kPa(绝压),冷凝水出口温度为79℃。已知总传热系数为1000W/(m2·℃),热损失可忽略。试估算加热蒸气耗量和蒸发器的传热面积。

3 在单效蒸发器内将某种无机盐水溶液从4%浓缩为16%。原料液处理量为2500kg/h、温度为20℃。加热蒸气的绝对压强为200kpa,T=120℃,汽化热r=2205kJ/kg,二次蒸气绝对压强为15kpa,温度T'=53.5℃,汽化热r'=2370kJ/kg,基于传热外表面积的总传热系数为1200w/(m2·℃),由于溶液蒸气压下降及液层静压效应而引起的温度差损失之和(△'+△\)=7℃,冷凝液在饱和温度下排出,水的比热容cpw=4.18kJ/(kg·℃)。忽略热损失和稀释热效应,求:(1)加热蒸气消耗量D;(2)蒸发器传热面积S。

4 在单效蒸发中,每小时将2000kg的某水溶液从10%连续浓缩到30%(均为质量百分比)。蒸发操作的平均压强为0.4kgf/cm2,相应的溶液沸点为80℃,加热蒸气绝对压强为2.0kgf/cm2,原料液的比热容为3.77kJ/(kg·℃),蒸发器的热损失为12000W。假设溶液的稀释热可以忽略,试求:(1)蒸发量;(2)原料液温度为30℃时的加热蒸气耗量。T=74.3℃,r=2313.9kJ/kg,T=120℃,r=2205.2kJ/kg。

5 一个连续操作的单效蒸发,用来浓缩9072kg/h的盐溶液,料液的浓度为1%(质量),温度

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为37.8℃,浓缩液出口浓度为1.5%(质量),蒸发室压力为101.3kPa,加热蒸气是143.3kPa下的饱和蒸气。总传热系数为1704W/(m2·℃)。计算二次蒸气流量、浓缩液量以及所需的传热面积。假设溶液的沸点和水相同。忽略热损失。

6 在单效蒸发器中,将15%的某水溶液连续浓缩至25%。原料液流量为20000kg/h,温度为75℃。蒸发操作的平均压力为50kPa,溶液的沸点为87.5℃,加热蒸气的绝对压力为200kPa。若蒸发器的总传热系数为1000W/(m2·℃),热损失为蒸发器传热量的5%,试求蒸发器的传热面积和蒸气耗量。设溶液的平均比热容为4.2kJ/kg·℃。

7 在单效蒸发器中,将1300kg/h的某水溶液从10%浓缩到35%,原料液温度为50℃,比热容为3.15kJ/(kg·℃)。蒸发室的平均操作压强为15kPa,加热蒸气压强为120kPa(绝压),流率为1000kg/h。试估算该蒸发器的总传热系数。已知蒸发器的总传热面积为10m2,热损失可忽略。

8 使用双效并流循环蒸发器,每小时将流量为10000kg、浓度为10%的黄瓜汁浓缩到50%。原料液于第一效溶液沸点129.6℃下进入蒸发系统。第一效加热蒸气的绝对压强为500kPa,

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冷凝器中的绝对压强为20kPa。各效的总传热系数分别为1200W/(m·K)、700W/(m·K)。原料液的比热容为3.64kJ/(kg·℃)。估计加热管内液面高度为1.5m。各效溶液的密度分别为

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1100kg/m、1280kg/m。各效冷凝液在蒸气饱和温度下排出。试计算蒸发量、各效蒸发量、加热蒸气消耗量及换热面积。

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第九章 传质原理与吸收

一、名词解释 1 吸收 2 对流传质 3 扩散系数 4 液膜控制 5 分子扩散 6 涡流扩散 二、填空

1 若溶质在气相中的分压大于其( ),就会发生( )过程。

2 某气体用水吸收时,在一定浓度范围内,其气-液平衡线和操作线均为直线,其平衡线的斜率可用( )常数表示,而操作线的斜率可用( )表示。

3 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当总压增加时,亨利系数( ),相平衡常数m( ),溶解度系数H( )。(增加、减少、不变)。

4 由于吸收过程气相中的溶质分压总( )液相中溶质的平衡分压,所以吸收操作线总是在平衡线的( )。增加吸收剂用量,操作线的斜率( ),则操作线向( )平衡线的方向偏移,吸收过程推动力(y-ye)( )。

5 在气体流量,气相进出口组成和液相进口组成不变时,若减少吸收剂用量,则传质推动力将( ),操作线将( )平衡线。

6 用Δp为推动力的气膜传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为( ),以总传质系数表达的传质速率方程为( )。 7某炉气含SO28.1%(体积分数),在一条件下测得与其成平衡的溶液浓度为0.003(摩尔分数),则其相平衡常数值为( )。 三、选择

1 采用填料塔进行气体吸收,当操作线和平衡线相交(或相切)时,( )。

A. 塔底吸收液浓度最高; B. 吸收剂用量最少; C. 吸收速率最高 2 若气相溶质分压大于其液相平衡分压,就会发生( )过程。

A. 吸收; B. 解吸; C. 平衡 3 总压不太高时,一定温度下气、液两相的平衡关系服从( )。

A. Raoult; B. Henry; C. Fick 4 ( )是等分子反向扩散过程.

A. 吸收; B. 精馏; C. 干燥 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( )。、 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 四、简答

1 根据双膜理论推导总吸收速率方程式,并讨论其使用范围。 2 根据Fick定律,简述传质速率与哪些因素有关。 3 简述相平衡与吸收过程的关系。

4 写出并流接触时吸收踏操作线方程,并在Y-X图上画出相应的操作线。 5 推导吸收操作线方程。

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