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)。
1
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 。
2
z2 h
z1
习题2附图
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pv。
水
pv 汞
h5
h3 h1 h4 h2
习题4附图 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/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。 pa 压缩空气 h
8.6 m p ′ 水 pa p h 0.6 m
习题7附图 习题 6 附图
7 贮油槽中盛有密度为960㎏/m3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㎏/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。
3
果汁 饱和水蒸汽
习题 8 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？
h 1m 水 1
2
习题 9 附图
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/m3，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？
h u2 u1
2 1
习题10附图 习题11附图
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d1的管路中作稳定流动，平均流速为u1，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。
4
5 m 2 1 20m 2 1 30
习题16附习题15附图
习题17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 m3/h，油的粘度为50黏度0-3 Pa?s，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20 m 。已知溶液密度为1200 kg/m3 ，溶液输送量为每小时30 m3 ,管路系统各种流动阻力之和 ∑hf = 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/ m3 、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 pA=1.2 MPa，pB=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/m3、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。
2 2
B
6m 1.6m 20 m A
1 1
习题21附图 习题20附图
习题23附图
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/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50 kPa ,果汁输送量为16 m3/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）、内径为20mm的钢管，
5
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。
6
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。
7
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。
8
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( )。 A.1/2；B.1/3；C.1/4
2 对于可压缩性滤饼,其压缩系数为( )。 A.s=0；B.s<1；C.s>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。
9
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/m，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。
3
。
10
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（ ）。
A.1 B. 0.806 C. 0.65 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。
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/μm 0~20 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?
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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。
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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。
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3 某固体颗粒为130目,临界粒径为dp=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。
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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。
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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t1=1650℃，外表面温度t2=300℃，平壁材料热导率λ=0.815+0.00076t，W/(m2·℃)。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0.02m2，其厚度为0.01m，测得的数据如下，试求：
（1）材料的平均热导率?；
（1） 设该材料的热导率为???0(1?a't)，试求?0和a'。
电热器
电压/V
140 114
电流/A 2.8 2.28
材料表面温度/℃ 高温侧 300 200
低温侧 100 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/(m2·℃)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/(m2·℃)，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?1=1.05 W/（m2·℃）；
厚度b1=0.23m；
绝热砖：热导率?2=0.151 W/（m2·℃） 每块厚度b2=0.23m； 普通砖：热导率?3=0.93 W/（m2·℃） 每块厚度b3=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/（m2·℃））。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
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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/（m2·℃）和0.04W/（m2·℃）。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r1、温度为ti，外半径为r0、温度为t0，且ti＞t0，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·m2）。若香蕉浆在定性温度下的物性数据如下：
S；??0.692w/m·K；cp?3.865kJ/（kg·℃）。 ??890?10?5Pa·
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/(m2·℃)，冷却水在管内流过，
2
℃）。冷却管外径1=1000W/（m·
do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40W/（m2·℃）。试求：
①总传热系数Ko；
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/（m2·K），水的对流传热系数c=290W/（m2·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/(m2·℃)，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
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
44量分别为1×10（kg/h）和1.4×10（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
18
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） 。
19
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0.22、0.65，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－1.2℃，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0.05 m，密度为1030 kg/m3，水分质量分数为0.68。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－1.8℃，食品的融化热为220 kJ/kg，冻结后食品的热导率为1.08 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、0.5m、0.3m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－1.8℃，牛肉冻结后的热导率为1.5 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1.1 W/(m·K)，初始冻结点为－1.75℃，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 = 0.72，初始冻
20
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
22
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，
22
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
33
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。
23
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。
24
6 双膜理论的基本论点是什么?对实际生产具有何指导意义? 五、计算
1 浓度为0.02(摩尔分数)的稀氨水在20℃时氨平衡分压为1．666kPa，氨水上方的总压强为常压，在此浓度下相平衡关系服从享利定律，氨水的密度可近似取为1000kg/m3，试求亨利系数E、H和m的数值。
2 含氨9%（摩尔分数）的空气-氨混合气与5%（摩尔分数）的稀氨水充分接触，在操作条件下平衡关系为y=0.97x。试问当上述两相接触时发生吸收还是解吸？气、液相浓度各自最大限度是多少？
3 常压下，30℃条件下，于填料塔中用清水逆流吸收空气-SO2。已知入塔混合气中含SO2为5%（体积分数），出塔气中SO2为0.2%（体积分数）；出塔吸收液中每100g含SO2为0.356g。若操作条件下气-液相平衡为y=47.87x，试求塔底和塔顶处的吸收推动力，分别以△y、△x、△p和△c表示。
4 25℃及1atm下，含CO220％(体积分数，下同)、空气80％的气体1Nm3与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触，进行传质。问CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压各为多少?若上述过程在5atm下进行，求其结果。
5 一浅盘内盛有2mm厚的水层，在25℃的恒温下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气层，此层外空气中的水蒸气分压为0.98kPa。扩散系数为2.65*10-5m2/s，大气压强为101.33kPa，求蒸干水层所需时间。
6 一填料塔中用水吸收氨-空气混合气中的低浓度氨。采用ф50×50×4.5(mm)瓷拉西环填料，不规则堆放，比表面积为93m2/m3，空隙串为0.8，操作压力为101.3kPa，温度为10℃。混合气的空塔流速为0.5m/s，密度为1.25kg/m3，黏度近似地空气黏度。氨在黏度中的扩散系数为0.155cm2/s。求气相吸收分系数ky。
7 在压力为100kN/m2、温度为30℃下，用水吸收氨的平衡关系符合亨利定律。亨利常数＝134kN/m2。在稳定操作条件下，吸收设备中某一位置上的气相浓度为y＝0.1（摩尔分数），液相浓度为z＝0.05（摩尔分数）。以△y为推动力的气相传质系数ky＝3.84×10-4kmo1/m2·s，以△x为推动力的液相传质系数kx＝1.02×10-2kmo1/m2·s。试问： (1)以△y为推动力的气相总传质系数Ky为多少？ (2)此种吸收是液膜控制还是气膜控制?为什么？ (3)该位置上气液界面处的气、液两相浓度为多少？
8 在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃、压强101.3kPa。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07kPa，液相中甲醇浓度为2mol/m3。甲醇在水中的溶解度系数H=1.955kmol/(m3·kPa）。液膜吸收分系数kL=2.08×105m/s，气膜吸收分系数kG=1.55×10-5kmol/(m2·s·kPa)。试计算该截面上的吸收速率。 9 若吸收过程为低组成气体吸收，试推导：HOG?HG?1?HL S10已知NA?ky(y?yi)?kx(xi?x)?KY(y?ye)?Kx(xe?x),相平衡关系为
y?mx，试证明：
11m111和 ????
KykykxKxmkykx11 试证明低浓度逆流吸收系统，若气-液平衡关系在操作范围内为一直线，以下关系成立：
25
*??Y1?Y21N?ln?(1?S)?S? *1?S?Y1?Y1????
?X2?Y211ln?ln 1?S?X11?S?Y1式中 S--吸收因数，S?L/MG，下标1和2分别表示塔底和塔顶。
12 填料塔逆流吸收操作过程中，若相平衡关系符合Henry定律y?mx，试推导：
NOG??Y11ln ?Y21?mG'/L'??13 一吸收塔于常压下操作．用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为5000标准m3/h，
氨的浓度为10g/标准m3，要求氨的回收率不低于99％：水的用量为最小用量的1.5倍，焦炉气入塔温度为30℃，空塔气速为1.1m/s：操作条件下的平衡关系为y＝1.2X，气相体积吸收总系数为Kya＝0.0611kmol／(m3·s)。试分别用对数平均推动力法及数学分析法求气相总传质单元数，再求所需的填料层高度。
14 在逆流操作的吸收塔中，于101.3kPa、25℃下用清水吸收混合气中的H2S，将其浓度由2%降至0.1%（体积分数）。该系统符合亨利定律，亨利系数为5.52×104kPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口液相组成x1。又若压强改为1013kPa而其他条件不变，再求L/V及x1。
15 常压下，用清水逆流吸收氨-空气混合气中的氨，已知填料层高度为6m，入塔混合气中含氨0.03（摩尔分数，下同），出塔气中含氨0.003，出塔溶液中氨的浓度为饱和浓度的80%，操作条件下的平衡关系为y=1.2x，试求： （1）实际操作液气比与最小液气比的比值； （2）传质单元数；
（3）若将出塔气中的摩尔分数降为0.002，其他操作条件不变，该塔是否合用？ 吸收过程的设计型计算 16 流率为0.4kmol/(s·m2)的空气混合气中含氨体积分数为2％，拟用逆流吸收以回收其中95％的氨。塔顶淋入摩尔分数为0.0004的稀氨水溶液，设计采用的液气比为最小液气比的 1.5倍，操作范围内物系服从亨利定律y=1.2x，所用填料的总传质系数Kya＝0.052kmo1/(s·m2)。
试求：(1)液体在塔底的感尔分数x1 (2)全塔的平均推动力△ym。 (3)所需塔高 17 某吸收塔用25mm×25mm的瓷环作填料．充填高度5m，塔径1m．用清水逆流吸收流量为2250m3/h的混合气。混合气中含有丙酮体积分数为5％，塔顶逸出废气含丙酮体积分数降为0.26％，塔底液体中每千克水带有60g丙酮。操作在101.3kPa、25℃下进行，物系的平衡关系为y=2x。试求：
(1)该塔的传质单元高度HOG及容积传质系数Kya；
(2)每小时回收的丙酮量。
18 在一填料塔内，用清水吸收空气-NH3混合物个的NH3。混合空气中门NH3的分压为1333.21Pa．经处理后，降为133.32Pa，入塔混合气的流量为1000kg/h，塔内操作条件为 20℃，101.325kPa。NH3-H2O系统的平衡关系为y=2.74x，试求：
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(1)此塔中NH3的回收率为多大?
(2)当吸收利用量为最小用量的2倍时，吸收剂用量和溶液出口浓度各为多少?
19 有一吸收塔填料曾高3m，20℃，101.3kPa下用清水逆流吸收混于空气中的氨，混合气体的质量流率为580kg/m2．h，含氨6%（体积分数），吸收率为99%；水的质量流率为770kg/m2．h。操作条件下平衡关系为y=0.9x，kya与气相质量流率的0.7次方成正比，而受液体质量分率的影响甚小，可忽略。当操作条件分别作如下改变时，计算填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率（塔径不变，且假定不发生不正常的流动现象）： （1）操作压强增加一倍 （2）液体流量增加一倍 （3）气体流量增加一倍
20 在一逆流填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质组分。已知入塔气体组成为0.015(摩尔比)，吸收剂用量为最小用量的1.2倍，操作条件下气液平衡关系为Y＝0.8x，溶质回收率为98.3％，现要求将溶质回收率提高到99.5％，试问溶剂用量应为原用量的多少倍?假设该吸收过程为气膜控制。
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第十章 蒸 馏
一、名词解释 1 液沫夹带 2 气-液相平衡 3 全凝器 4 最小回流比 5 泡点回流 6 挥发度 7 全塔效率 8 蒸馏 9 精馏
10 相对挥发度 11 回流比 二、填空
1 冷液体进料的理论板数较泡点进料( )。
2 ( )进料时精馏段汽相摩尔流量与提溜段相等。
3 精馏过程的回流比是指( )， 最小回流比是指( )。 4 精馏装置主要包括( )，( )和( )。
5 工业生产中的操作回流比一般是最小回流比的( )倍。
6 按蒸馏操作方法不同，蒸馏可分为( )、( )、和( )三大类。
7 对一定组成的二元体系， 精馏压力越大，则相对挥发度( )， 塔操作温度( )，对分离( )。
8 在精馏操作中，加料板以上的管段称为( )，加料板以下的管段称为( )。 9 理论塔板数的确定方法有两种，即( )和( )。
10 精馏操作中塔板上汽液接触状态主要有( )、( )和( )。其中以( )接触的传质阻力最小。
11 在一定温度下，溶液上方的蒸气中任一组分的( )，等于此纯组分在改温度下的饱和蒸气压乘以它在溶液中的( )。
12 塔设备可分为( )和( )两大类. 13 减少回流比使产品纯度( )。 14 ( )和( )总称为恒摩尔流假设。
15 ( )和( )是保证精馏过程连续稳定操作的必要条件。
16 精馏塔自上而下各板的温度逐板( )，易挥发组分的浓度逐板( )。 三、选择
1 在精馏操作中，提高回流比则( )。
A. 所需理论塔板数和产量下降； B. 产品纯度上升； C. A和B 2 冷液体进料精馏段汽相摩尔流量较提溜段( )。
A. 大； B. 小； C. 相等 3 精馏的进料热状态对( )有影响.
A. 提馏段操作线方程； B. 精馏段操作线方程; C. A和B 4 对于冷液体进料的精馏操作，( )。
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A. Q>1； B.Q=1； C. Q<1 5 在精馏操作中，( )与进料状况有关。
A. 再沸器所需加热蒸气的用量； B. 全凝器所需冷却水的用量； C. A和B 6 在板式塔精馏操作中，采用最小回流比时，理论塔板数( )。 A. 无限多； B. 最少； C. 适宜 7精馏操作中，回流比越大，要完成一定的分离目的，所需( )。
A. 塔径越大； B. 塔板数越多； C. 塔板数越少 8 冷液体进料时塔釜加热蒸气用量较泡点进料( )。
A. 大； B. 小； C. 相同
9 相对挥发度为越大,表明该混合物( ).A.越易分离;B.越不易分离;C.不能用普通精馏方法分离.
10 某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xa＝0.6相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成ya＝0.7，相应的露点为t2，则（ ）。
A. t1＝t2； B. t1＜t2； C. t1＞t2 四、简答
1 简述影响精馏操作产品纯度和产量的影响因素。 2 进料量对塔板数有无影响?为什么? 3 简述进料热状态对精馏操作的影响。 4 简述用解析法求最小回流比的方法。 5 简述用图解法求最小回流比的方法。 6 利用温度-组成图说明精馏原理。 五、计算
1 在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气 压分别为pA＝107.6kPa及pB＝41.85kPa，取样得液面上方气相中组分A的摩尔分数为0.95的。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
2 试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100kPa和10kPa的相对挥发 度和平衡的气相组成。苯(A)和甲苯(B)的安托因方程分别为
001206.35
t?220.241343.940 lgpB?60.78?t?219.580lgpA?6.032?式中，p的单位为kPa，t的单位为℃。苯—甲苯混合液可视为理想液体。（作为试差起点，100kPa和10kPa对应的泡点取为94.6℃和31.5℃）
3 甲醇(A)-水(B)体系的蒸气压以及101.3kPa下的气液平衡数据如下表所示。若将该混合液作为理想溶液，求其相对挥发度?随组成x的变化，又按实测的x?y关系求?随x的变化，以上结果说明什么?
习题3 附表 t/℃ 0pA/kPa 0pB/kPa 064.5 101.3 24.5 70 123.3 31.2 75 149.6 38.5 80 180.4 47.3 90 252.6 70.1 100 349.8 101.3 29
x 0 0.02 0.06 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 y 0 0.1314 0.304 0.418 0.578 0.665 0.729 0.779 0.825 0.87 0.915 0.958 0.418 4 苯—甲苯混合液初始组成为0.5(摩尔分数，下同)，在常压下加热到指定温度．测得平衡液相组成x=0.41、气相组成y＝0.56，试求该条件下的液相分率。
5 某两组分混合液100kmol，其中易挥发组分的摩尔分数为0.4，在101.33kPa下进行简单蒸馏，最终所得液相产物中易挥发组分的摩尔分数为0.30。试求：
(1) 所得气相产物的量和平均组成；
(2) 如改为平衡蒸馏，液相产物组成也为0.30时，所得气相产物的量和组成(己知此体系为理想体系，相对挥发度为3.0)
6 在压强为101.3kPa下，正己院﹑正庚烷物系的平衡数据如下： t/℃ x y 30 1.0 1.0 36 0.715 0.856 40 0.524 0.776 46 0.374 0.624 50 0.214 0.449 56 0.091 0.228 58 0 0 试求：(1) 正己烷组成为0.5(摩尔分数)的溶液的泡点温度及其平衡蒸气的组成；
(2) 将该溶液加热到45℃时。溶液处于什么状态?各相的组成是多少?
(3) 将溶液加热到什么温度才能全部汽化为饱和蒸气？这时蒸气的组成如何?
7 用精馏塔分离某二元混合物，已知精馏段操作线方程为y?0.75x?0.205；提馏段操作线方程为y?1.415x?0.041。试求：
(1)此塔的操作回流比R和馏出液组成xD；
(2)饱和液体进料条件下的釜液组成xw。 8 在常压连续精馏塔中，分离含甲酸为0.4(摩尔分数)的甲酸—水混合液。试求进料温度40℃时的q值。已知进料泡点温度为75.3℃。操作条件下甲酸的汽化热为1055kJ/kg、比热容为2.68kJ/(kg﹒℃)；水的汽化热为2320 KJ/kg，比热容为4.19KJ/(kg·℃)。
9 某连续精馏塔料液流量100 kmo1/h，组成xF为0.4，泡点加料，馏出液组成xD为0.95，釜残液组成xW为0.03(均为摩尔分数)。试求：
(1) 采取回流比为3时，精馏段与提馏段的气、液流量L与V和L?与V?；
(2) 回流比增加为4时，精馏段与提馏段的气、液流量分别变为多少。
10 今拟在常压操作的连续精馏塔中，将含甲醇35％、水65%(摩尔分率，下同)的混合液加以分离。要求馏出液含甲醇95%．釜液含甲醇不超过2%。已知泡点回流，并选取回流比为2.5，料液入塔温度为40℃。试求此情况下精馏段、提馏段操作线和加料线方程。 11 连续精馏塔的操作线方程如下： 精馏段：y?0.75x?0.205 提馏段：y?1.25x?0.020
试求泡点进料时，原料液、馏出液、釜液组成及其回流比。 12 在一常压连续精馏塔中分离某理想浴液。已知原料组成为0.4，要求塔顶产品组成为0.95，塔釜残液组成为0.1（以上均为易挥发组分的摩尔分数），操作回流比为2.5，试绘出下列进料状况下的精馏段、提馏段操作线方程：
(1) Q=1.2；
(2) 气、液混合进料，气、液的摩尔流率各占一半； (3) 饱和蒸气进料。
30
13 在连续精馏塔中，已知精馏段操作线方程和Q线方程为
y?0.75?0.21 (a) y??0.5x?0.66 (b)
试求：（1）进料热状态参数Q； （2）原料液组成xF；
（3）精馏段操作线和提馏段操作线的交点坐标xq和yq
14 含甲醇0.35(摩尔分数，下同)的甲醇水气液混合物，在常压连续精馏塔中分离。进料速率为100kmol/h，进料中蒸气量占1/2，操作回流比为3，进料中甲醇的96％进入馏出液中，要求馏出液的组成为0.93。塔底的相对挥发度为7.54。 试求：(1) 产品量；
(2) 残液中甲醇含量；
(3) 塔内由下往上数塔釜以上第一块理论板上液体组成。
15 利用常压提馏塔连续回收甲醇—水混合液中的甲醇。塔底采用直接饱和水蒸气加热，水蒸气流率为700kmol/h。含甲醇30%(摩尔分数，下同)的料液于泡点由塔顶加入，加料速率为1000kmol/h。塔底残液含甲醇不大于1％。假设为恒摩尔流。试求：
(1) 塔顶馏出液的浓度； (2) 操作线方程式； (3) 理论塔板数。
16 在常压填料塔中分离苯—甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5。塔顶馏 出液中含苯0.9，塔底釜残液含苯0.1〔以上均为摩尔分数)，回流比为4.52。试求： (1) 理论扳层数和加料板位置；
(2) 最小回流比及最少理论板层数。
17 设计一连续精馏塔，在常压下分离甲醇-水溶液贩15kmol/h。原料中含甲醇0.35，塔 顶产品含甲醇0.95，釜液含甲醇0.04(均为摩尔分数)。设计选用回流比为1.5，泡点加料。间接蒸气加热。用作图法求所需的理论板数、塔釜蒸发量及甲醇回收率。设没有热损失。物系满足恒摩尔流假定。 18 含易挥发组分0.42（均为摩尔分数）的双组分混合液在泡点状态下连续加入精馏塔塔顶，釜液组成保持0.02。物系的相对挥发度为2.5，塔顶不回流。试求：
(1) 欲得塔顶产物的组成为60％时所需的理论板数； (2) 在设计条件下塔板数不限，塔顶产物可能达到的最高含量xDmax。
19 某两元混合物含易挥发组分0.4(摩尔分率)，用精馏方法加以分离，所用精馏塔具有8 块理论板，加料板为第3块，塔顶设有全凝器，泡点回流，泡点进料。在操作条件下，平衡 关系如附图所示，要求塔顶组成为0.9，轻组分回收率为90%。 试求：为达到分离要求所需要的回流比为多少；
20 用一常压连续精榴馏塔分离含苯0.4的苯—甲苯混合液。要求馏出液中含苯0.97，釜液含苯0.02(以上均为质量分数)，原料流量为15000kg/h，操作回流比为3.5，进料温度为25℃，加热蒸气压力为137kPa(表压)，全塔效率为50%，塔的热损失可忽略不计，回流液为泡点液体。求：
(1) 所需实际板数和加料板位置；
31
(2) 蒸馏釜的热负荷及加热蒸气用量；
(3) 冷却水的进出口温度分别为27℃和37℃，求冷凝器的热负荷及冷却水用量。
21 一连续精馏塔用以分离某双组分混合液。两组分的相对挥发度为2.2l。已知怕馏段操作线方程为y?0.72x?0.25。塔顶采用全冷凝器，冷凝液在饱和温度下回流入塔。如果测得塔顶第一层塔板的板效率EmL,1＝0.65。试确定离开塔顶第二层塔板的气相组成。
22 用连续精馏塔分离某双组分混合液。进料为饱和蒸气，其中两组分的摩尔数之比为1︰1，塔顶、塔底的产品量之也为1:1。现处理量为50kmol/h。精馏段操作线方程为y?0.80x?0.15。试求：
(1) 馏出液和釜液组成； (2) 精确段上升气量； (3) 提馏段上升气量； (4) 提馏段操作线方程式；
(5) 如果平均相对挥发度加2.50，塔顶第一层塔板的板效率EmL,1＝0.60，离开塔顶第二层塔板的气相组成。
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第十一章 干燥
一 名词解释
1 湿空气的焓2 相对湿度3 露点4 绝热饱和温度5 湿球温度 6 平衡水分7 干燥速率8 自由水分9 干燥的表面汽化控制 二 填空
1 相对湿度越( )，表示该空气偏离饱和程度越大，干燥推动力越( )。
2 在降速干燥过程中，其干燥为( )控制。
3 根据水分与固体物料间结合力的大小，可将其分为( )和( )。
4 湿空气的( )是不饱和蒸气在总压和湿度保持不变的情况下,而被冷却降温达到饱和状态时的( )。
5 物料的干燥过程一般包括( )，( )和( )三个阶段。
6 已知湿空气总压为101.3kN·m-3，温度为40℃，相对湿度为50%，已查出40℃时水的饱和蒸气压ps为7375N·m-3，则此湿空气的湿度H是( )kg水·kg-1绝干气，其焓是( )kJ·kg-1绝干气。 7 干燥操作中，干燥介质( )经预热器后湿度( )，温度( )。当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于( )温度。
8 湿空气经预热，相对湿度φ( )，对易龟裂物料，常采用( )方法来控制进干燥器的φ值。
33
9 在工业上湿物料一般都先用( )，( )或( )等机械方法去湿,然后再用干燥方法去湿而制成合格产品。
10 已知在ｔ＝50℃、p＝1atm时，空气中水蒸气分压pw＝55.3mmHg，则该空气的湿含量H＝( )；相对湿度φ＝( )。(50℃时,水的饱和蒸气压为92.51mmHg)
三 选择
1 对于不饱和湿空气，干球温度( )湿球温度( )露点温度。 A.<，<； B.>，>； C.=，= 2 在降速干燥过程中，物料( )。
A.表面水分汽化速度<内部扩散速度； B.表面温度>湿球温度； C.表面温度>干球温度. 3 在降速干燥过程中,被除去的水分主要是( )。
A.结合水分； B.非结合水分； C.孔隙中水分
4 将湿空气通过间壁式换热器预热后送入干燥室，是为了( )。
A.降低干燥介质的水分； B.降低干燥介质的相对湿度； C.增加空气的压强
5 空气温度为td，湿度为Hd，相对湿度为φd的湿空气，经一间接蒸气加热的预热器后，空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为φ1，则( )。
A. H1＞Hd； B.φd＞φ1； C. H1＜Hd； D. φd＜φ1
6 对于一定干球温度的空气，当其相对湿度越低时，其湿球温度：( )。
A.越高； B.越低； C. 不变； D. 不一定，尚与其它因素有关
7 空气温度为td，湿度为Hd，相对湿度为φd的湿空气，经一间接蒸气加热的预热器后，空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为φ1，则( )
A.H1＞Hd； B.φd＞φ1； C.H1＜Hd； D.φd＜φ1
8 已知湿空气的下列哪两个参数，利用t-H图或H-I图，可以查得其他未知参数( )。 A. (tw，t)； B. (td，H)； C. (p，H)； D. (I，tw)
9 干燥器进口的温度计最小分度是 0.1℃，下面是同一温度时的几种记录，哪一种是正确的( )。
A. 75℃； B. 75.0℃； C. 75.014℃； D.74.98℃ 四 简答
1 简述对流传热原理。
2 热风干燥的基本原理是什么？
3 简述不同干燥阶段的特点及应采取的控制措施。 4 如何区分结合水分和非结合水分？
5 什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度？两者有何关系。 6 简述湿空气的焓-湿图的构造。
7 试说明为什么在干燥过程中，湿空气作为干燥介质时，一般都经过预热才进入干燥器。简要说明对流干燥过程是一传热过程，又是一传质过程。 8 推导降速干燥时间的计算公式。 五 计算
1 试用计算法求出湿空气的总压为1bar，温度70℃，湿含量为0.053kg/kg干空气的湿空气
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的热含量、水蒸气分压、相对湿度、湿比容和露点。
2 已知湿空气的总压为101.3Kpa，相对湿度为70%，干球温度为293K，试求：（1）湿度；（2）露点；（3） 每小时将100kg干空气从293K升温至370K时所需要的热量。
3 湿物料从含水量为50%干燥至25%时，从1kg原湿物料中除去的水分量为湿物料从含水量2%干燥至1%(均为湿基含水量)的多少倍？
4 干球温度为30℃，湿球温度为20℃的空气，经过加热器温度升高到50℃后送入干燥室干燥物料。试求：1. 原湿空气的湿含量、焓和相对湿度；2. 空气离开加热器时的湿含量、焓和相对湿度。
5 干球温度为35℃，湿球温度为20℃，经加热器温度升高到90℃后送至干燥器内，离开时的相对湿度为80%。总压为一个大气压，假设干燥器无热损。试求：（1）原湿空气的湿含
3
量和焓；（2）空气离开加热器时的湿含量和焓；（3）100m的湿空气在加热过程中焓的变化；（4）空气离开干燥器时的湿含量和焓；（5）100m3原湿空气经干燥器后所获得的水分。 6 在恒定干燥条件下干燥某物料，当其湿含量由0.33kg/kg干料降至0.09kg/kg干料时，共用了2.52×104s。物料的临界湿含量为0.16kg/kg干料。试求在同样的情况下，将该物料从0.37kg/kg干料降至0.07kg/kg干料时所需要的时间。忽略物料预热阶段所用的时间，已知降速阶段的干燥曲线为直线，已知平衡含水量为0.05kg/kg干料。
7 在连续逆流干燥器中，用热空气干燥某种固体湿物料。已知空气状态为：进干燥器时空气湿度为0.01kg/kg干气，空气焓为120 KJ/kg干气；出干燥器时空气的温度为38℃。物料状况为：进、出干燥器时物料的含水量分别为0.04kg水/kg绝干料和0.002kg水/kg绝干料；进、出口温度分别为27℃和63℃。绝干物料流量为450kg绝干料/h，绝干物料比热容为1.465KJ/(kg·℃)。假设干燥器的热损失为5KW，水的比热容为4.187KJ/(kg·℃)，试求空气流量。
8 一种粒状不溶性物料放在0.61m×0.61m的盘内进行干燥，物料厚度为25.4mm。干燥是在恒速阶段进行的，侧面和底部与空气隔绝。空气以3.05m/s的速度平行流过顶部的干燥表面，其干球温度是60℃，湿球温度是29.4℃。盘内共放有11.3kg干固物，湿物料的含水量为0.35kg水/kg干固物，在恒速干燥阶段要求干燥到含水量为0.22(干基)。1. 计算干燥速率与所需的干燥时间；2. 如果物料厚度增加到44.5mm，计算所需的干燥时间。(α=0.0204u0.8，W/m2·K) 9 在常压连续干燥器中，空气经120℃饱和蒸气预热后送入干燥器以干燥某种湿物料。已知空气状况为：进预热器前空气水分分压为1.175kPa，温度为15℃，进干燥器前的温度为90℃，出干燥器时为50℃。物料状况为：初始水分为0.15kg水/kg干料，出干燥器时为0.01kg水/kg干料，干燥器生产能力为250kg/h(按干燥产品计算)，预热器总传热系数为50W/(m2·℃)，干燥系统的热损可忽略。试求：（1）所需空气的流量；（2）预热器的传热面积。
10 在常压干燥器中，将某物料从含水量5%干燥到0.5%(均为湿基)。干燥器的生产能力为7200kg干物料/h。已知物料进口温度为25℃，出口温度为65℃，热空气进干燥器的温度为120℃,湿度为0.007kg水/kg干空气，出干燥器的温度为80℃，空气初温为20℃。干物料的比热容为1.8kJ/(kg·℃), 若不计热损失,试求干空气的耗量及空气离开干燥器时的温度。 11 有一干燥器，将湿物料的含水量从40%干燥至5%(均为湿基含水量)。干燥器的生产能力为430kg干物料/h.空气的干球温度为20℃，相对湿度为40%，经预热器加热至100℃后进入干燥器饱和至相对湿度为60%排出.若干燥为等焓过程，试求在不计热损失的条件下所需空气及预热器供应的热量。
12 用一转筒干燥器干燥某一滤渣产品，原料输入量为1000kg/h，原料湿基含水量为20%，离开干燥器的湿基含水量为6%。湿空气温度为30℃，相对湿度为80%，经蒸气加热至110℃后进入干燥器，离开时空气的温度为60℃，加热蒸气表压为100kPa，忽略热损失。试求：（1）产品流量；（2）空气耗量；（3）蒸气用量。
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第十二章 萃取
一、名词解释 1 萃取
2 超临界流体 3 超临界流体萃取 4 临界混溶点 二、填空
1 如图所示，点C代表的混合物中，溶质A的含量xA为( )，原溶剂B的含量xB为( )，溶剂S的含量xS为( )。点D所代表的混合物组成是xA为( )，xB为( )，xS为( )。
A
D
SBC
2 在A—B二元混合物M中，溶质A的质量分数为0.35。取M 50kg和35kg与B部分互溶的萃取溶剂S混合，达相平衡后，萃取液和萃余液中A的质量分数分别为0.25和0.1，萃取液的量为( )，萃余液的量为( )。
3超临界流体萃取根据采用的分离方法的不同，可以分为3种典型流程：( )，( )和( )。 4在超滤过程中，超滤膜对大分子溶质的截留作用主要是由于以下几个原因：①( )；②( )；③( )。 三、简答
1 什么是分配系数？什么是选择性系数？萃取操作中分配系数和选择性系数的意义是什么？
2对一定的物系， 辅助曲线是否只有一条？如何根据实验数据确定辅助曲线？如何根据辅助曲线确定两相平衡？
3试述超临界流体萃取的基本原理。 四、计算
1 单级浸取中，用50kg石油醚浸提40kg含油量为52%的花生，浸取为理想级，排出的底流N1=2.2，计算溢流量及其组成以及底流量。
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第十三章 膜分离
一、名词解释 1 反渗透 2 浓差极化
3 离子交换膜的交换容量 4 截留相对分子质量 二、填空
1在超滤过程中，超滤膜对大分子溶质的截留作用主要是由于以下几个原因：①( )；②( )；③( )。
2 电渗析时，阳离子交换膜只允许( )离子通过，而阴膜只允许( )离子通过。离子交换膜对离子的选择透过性主要来自于( )和( )。
3 反渗透膜由( )层和( )层组成，( )层决定了膜的分离性能，( )层只作为载体，不影响膜的分离性能。 三、简答
1 膜分离过程有哪些种类？它们各自的原理是什么？ 2 试比较超滤和反渗透操作的异同点。 3 超滤与常规过滤有哪些不同？
4 简述离子交换膜的选择性透过原理。
5 举例说明反渗透常与某些操作联合而组成一完整的分离工艺过程。 6 以分离NaCl水溶液为例，说明电渗析过程中的主要作用和次要作用。 四、计算
反渗透实验中，原液为25℃的NaCl水溶液，浓度为3.5kg/m3，密度为999.5kg/m3，渗透压为280kPa，反渗透压差为3.0MPa。所得透过液密度为997kg/m3，渗透压为8.10kPa。渗透率常数Kw=3.5×10-9kg/（Pa·m2·s），KS=2.5×10-7m/s。求水和NaCl透过膜的速率，溶质分离率和透过液的浓度。
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第十四章 食品工程原理的应用
1. 根据图0-1中乳粉的加工工艺以及工艺学等课程中学到的知识，讨论食品工程原理在乳
粉工程中的应用。
2. 根据前面章节所学的知识，结合火腿肠生产工艺，谈谈主要单元操作及其传递现象。
思考题与习题参考答案 绪论 一、 填空 1、 经济核算
2、 物料衡算、经济核算、能量核算、物系的平衡关系、传递速率 3、 液体输送、离心沉降、混合、热交换、蒸发、喷雾干燥 二、 简答
1、 在食品工程原理中，将这些用于食品生产工艺过程所共有的基本物理操作过程成为单元操作。例如，奶粉的加工从原料乳的验收开始，需要经过预热杀菌、调配、真空浓缩、过滤、喷雾干燥等过程；再如，酱油的加工，也包含大豆的浸泡、加热、杀菌、过滤等工序，这两种产品的原料、产品形式、加工工艺都有较大的不同，但却包含了流体的输送、物质的分离、加热等相同的物理操作过程。 2、“三传理论”即动量传递、热量传递和质量传递。
（1）动量传递理论。随着对单元操作的不断深入研究，人们认识到流体流动是一种动量传递现象，也就是流体在流动过程中，其内部发生动量传递。所以凡是遵循流体流动基本规律的单元操作都可以用动量传递理论去研究。
（2）热量传递理论。物体在加热或者冷却的过程中都伴随着热量的传递。凡是遵循传热基本规律的单元操作都可以用热量传递的理论去研究。
（3）质量传递理论。两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质基本规律的单元操作都可以用质量传递的理论去研究。 例如，啤酒的灭菌（热量传递），麦芽的制备（动量传递，热量传递，质量传递）等。 三传理论是单元操作的理论基础，单元操作是三传理论具体应用。
3、单元操作中常用的基本概念有物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率和经济核算。
物料衡算遵循质量守恒定律，是指对于一个生产加工过程，输入的物料总量必定等于输出的物料总质量与积累物料质量之和。能量衡算的依据是能量守恒定律，进入过程的热量等于离开的热量和热量损失之和。平衡状态是自然界中广泛存在的现象。平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率增大时，设备尺寸可以减小。为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最经济的设计方案。
4、流体流动过程包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。传热过程包括热交换、蒸发等。
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传质过程包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。 5、（略） 三、 计算
1、 质量分数20%；摩尔分数1.30%；摩尔浓度0.62mol/L 2、 原料黄油中含水量是16%
3、 浓橘汁122Kg/h；蒸出的水878Kg/h 4、 蒸气消耗量1834.67Kg/h
5、 质量分数0.58%；摩尔分数0.24% 6、 （略）
第一章 流体流动 一、 名词解释
1、 流体流动时产生内摩擦力的性质
2、 剪应力与速度梯度的关系完全符合牛顿黏性定律的流体 3、 流场中任意点的流速不随时间变化的流动 4、壁面附近存在的较大速度梯度的流体层 二、 填空 1、牛顿
2、剪切力、速度梯度 3、层流、湍流
4、层流、湍流、外界干扰
5、雷诺数、4000、湍流、2000、层流 6、直管阻力、局部阻力 7、μ平均=0.82max
8、层流区、过渡区、湍流区、完全湍流区 9、管子、管件、阀门
10、阻力系数法、当量长度法 三、 选择 1、A 2、A 3、A 四、 简答
1、 假设流体无黏性，在流动过程中无摩擦损失；流体在管道内作稳定流动；在管截面上液体质点的速度分布是均匀的；流体的压力、密度都取在管截面上的平均值；流体质量流量为G，管截面积为A。
在管道中取一微管段dx，段中的流体质量为dm。作用此微管段的力有： 作用于两端的总压力分别为pA和－(p+dp)A；作用于重心的重力为gdm； 由于 dm=ρAdx， sinθdx＝dz
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故作用于重心的重力沿x方向的分力为 gsinθdm=gρAsinθdx =gρAdz
作用于微管段流体上的各力沿x方程方向的分力之和为: pA－(p+dp)A－gρAdz＝－Adp－gρAdz
流体流进微管段的流速为u，流出的流速为（u＋du）。
流体动量的变化速率为 Gdu＝ρAudu
合并得: ρAudu＝－Adp－gρAdz → ρAudu＝－Adp－gρAdz 对不可压缩流体，ρ为常数，对上式积分得 称为柏努利方程式
2、 上式表明：三种形式的能量可以相互转换，总能量不会有所增减，即三项之和为一常数
3、影响流体流动类型的因素包括流体的流速u 、管径d、流体密度ρ、流体的黏度μ。u、d、ρ越大，μ越小，就越容易从层流转变为湍流。上述中四个因素所组成的复合数群duρ/μ，是判断流体流动类型的准则。这数群称为雷诺准数，用Re表示。Re≤2000，流动类型为层流；Re≥4000，流动类型为湍流；2000＜Re＜4000，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。 4、（1）观察流体流动的情况：若流体的各质点均作轴向流动，则为层流；若有径向流动，则为湍流。
（2）测流体的流速u、黏度μ、密度ρ和管道直径d，计算Re=duρ/μ.Re≤2000，流动类型为层流；Re≥4000，流动类型为湍流；2000＜Re＜4000，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流
5、层流运动时流体运动速度较慢，与管壁碰撞不大，因此阻力、摩擦系数与ε无关，λ只与Re有关。层流时，λ在粗糙管的流动与在光滑管的流动相同。湍流运动时δb>ε，阻力与层流相似，此时称为水力光滑管。δb< ε，Re?- δb ˉ ? 质点通过凸起部分时产生漩涡? 能耗-。
五、计算题
1、绝对压强7.53×104Pa 2、高度1.92m 3、（略）
4、蒸汽压6.46×105Pa 5、管底压强1.15×105Pa 6、深度h≥5.1m 7、16.63 kN
8、u果汁= 2.75 m/s ；u蒸汽 = 26.21 m/s 9、高度差0.191m 10、qm=602kg/hr 11、h=2.315m 12、湍流
13、水流速度1.5cm/s 14、0.25倍
15、真空度为5.53×104Pa
40
16、Dp=959.5×103 Pa 17、 18、（1）阻力为原来的2倍；（2）阻力为原来的一半；（3）阻力不变 19、39.06倍 20、（略）
21、该泵轴功率为7.5kw ＞ 完成输送任务所需功率7.01 kW ，故从功率角度考虑，该泵能完成输送任务。 22、PZ=1.39 kW
23、开一阀门时V=2.0m3/h；两阀门同时打开时V=2.17m3/h
第二章 流体输送机械 一、名词解释 1、当进口压力等于或小于环境温度下液体的饱和蒸汽压pv时，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。气泡周围的压力大于饱和蒸汽压，产生了压差，在压差作用下气泡将以很高的速度打击离心泵的金属叶片，对叶片造成损伤，这种现象称为气蚀现象。
2、离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-Qe的交点M称为泵在该管路的工作点
3、离心泵若安装在贮槽液面之上，则离心泵入口中心到贮液面的垂直高度Hg，称为离心泵的安装高度。
4、切割定律：离心泵的流量之比等于叶轮直径之比；离心泵的压头之比等于叶轮直径之比的平方；离心泵的轴功率之比等于叶轮直径之比的三次方。比例定律：离心泵的流量之比等于转速之比；离心泵的压头之比等于转速之比的平方；离心泵的轴功率之比等于转速之比的三次方。
二、填空
1、转速、清水 2、泵、管路
3、泵的结构、转速、流量 4、泵的特性、所在管路的特性
5、气蚀、降低进口管段流速、降低进口管阻力 6、直管、管件、阀门
7、容积损失、机械损失、水力损失
三、选择 1、D 2、D 3、B 4、A 5、B 6、C 7、A 8、B
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四、简答
1、气蚀现象的原因：离心泵进口压力等于或小于环境温度下液体的饱和蒸汽压pv时，就会有蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时，气泡周围的压力大于气泡内的饱和蒸汽压，从而产生压差。在该压差作用下，气泡受压破裂而重新凝结。凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在凝结的瞬间，质点相互撞击，产生很大的局部压力，造成管路系统的振动；同时，这些气泡将以很高的速度打击离心泵的金属叶片，对叶片造成损伤，这种现象称为气蚀现象。 危害：气蚀现象会造成管路系统的振动和离心泵叶片的损伤，离心泵在严重的气蚀状态下工作时，寿命会大大缩短。
防止：泵的安装位置不能太高，即Hg不能太大以保证泵入口处的压力p1大于液体输送温度下的饱和蒸汽压pv，就可避免气蚀现象的发生。
2、改变阀门开度以调节流量，实质是改变管路特性曲线。
(1) 如图1所示，当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由M移到M1。流量由QM减小到QM1；
(2) 当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到M2，流量增加到QM2。
图1 改变阀门开度调节流量的示意图
3、单位质量的流体在某一截面上所具有的总机械能与获得的能量之和等于在下一个截面上的总机械能与这两截面间消耗的能量之和。
4、离心泵的基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。工作原理是叶轮旋转时，叶片就将机械能转化为液体的动能，由于离心力的作用液体从叶轮中心沿半径方向流向外周，因流道注射广，部分动能就转化为压力能，达到液体输送的目的。
5、在往复泵出口处装有旁路，如图2所示，当下游压力超过一定限度时安全阀将自动开启，往复泵出口总流量不变，只是通过支路的安全阀使部分液体回流从而达到改变排出管路流量的目的，以保证系统安全运转。这种方法简单方便，在生产上广泛使用，但造成一定的能力损失。
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图2 往复泵的流量调节 五、计算
1、吸水管内的流量1.56×10-2m3/s 2、扬程28.48m；功率42.82W
3、总摩擦损失20.49J/kg；泵所作的功80.33J；有效功率492.40W 4、泵的功率97.04W
第三章 非均相物系的分离 一、名词解释
1、物系内部有隔开两相的界面存在，界面两侧物料物理性质截然不同的物系称为非均相物系。
2、在旋风分离器分离中，理论上能被完全分离下来的最小颗粒直径。临界粒径是判断分离效率高低的重要依据。
3、通过重力作用使得分散相（颗粒）相对于连续相（流体）运动的过程称为重力沉降。若实现沉降的作用力是，则称为离心沉降。
4、通过惯性离心力作用使得分散相（颗粒）相对于连续相（流体）运动的过程称为离心沉降。
5、在颗粒的重力沉降过程中，在阻力、浮力与重力三个力达到平衡时的等速阶段，颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度。 6、通常将单位时间获得的滤液体积为过滤速率，而过滤速度为单位过滤面积上的过滤速率。
二、填空
1、恒压过滤、恒速过滤、恒压过滤 2、扁平、多层水平隔板 3、底面积、沉降速度
4、重力降尘室、旋风分离器、袋滤器 5、重力降尘室、旋风分离器 6、滤饼过滤、深层过滤
7、进料过滤、滤饼洗涤、卸除滤饼 8、架桥、滤饼
9、过滤介质、滤饼的性质 10、流体力学
三、选择 1、C 2、B 3、C 4、D
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四、简答
1、旋风分离器的主体上部为圆柱，下部为圆锥。气体进口管与圆柱部分相接，气体出口管于上方中心插入圆柱部分，圆锥部分的底部为尘灰的出口。
旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气固混合物中分离出固相颗粒的设备。含尘气体由圆筒上部的进口管依切线方向进入，受器壁的约束而向下作螺旋运动。在惯性离心力的作用下，颗粒被抛向器壁而与气流分离，再沿器壁面落至锥底的排灰口。净化后的气体在中心轴附近由下而上作螺旋运动，最后由顶部排气管排出。 2、（1） 颗粒的浓度效应。但当颗粒浓度较高时，颗粒间会发生相互摩擦、碰撞等相互作用，且大颗粒也会拖曳着小颗粒下降，从而发生干扰沉降。 (2) 容器的壁效应。实际容器是一个有限的流体空间，当颗粒直径与壁直径相比差值较小时，容器的壁面和底面均增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒和实际沉降速度较自由沉降速度低，称为壁效应。在斯托克斯定律区，器壁对沉降速度的影响可以修正。
(3)颗粒形状的影响。同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降要快一些。颗粒的球形度越小，对应于同一Ret值的阻力系数越大，但值对的影响在滞流区并不显著，随着Ret的增大，这种影响逐渐变大。 (4)分散介质黏度的影响。黏度越大，越难以沉降。食品中有些悬浮液难以沉降分离，主要是因为黏度过大。 (5)两相密度差-的影响。两相密度差大则沉降速度就快，反之则慢。但对一定的悬浮
液沉降而言，差值是很难改变的。
(6)流体分子运动的影响。当颗粒直径小到与流体分子的平均自由程相近时，颗粒可穿过流体分子的间隙，其沉降速度比理论值大。另外，细粒的沉降将受到流体分子碰撞的影响，当dp过小时，布朗运动的影响大于重力影响。
3、为了能分离含尘气体中不同大小的尘粒，可设计由重力降尘室、旋风分离器及袋滤器组成除尘系统。含尘气体先在重力降尘室中除去较大的尘室、然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在袋滤器中除去较小的尘粒。当然可根据尘粒的粒度分布及除尘的目的要求，省去其中某个除尘设备。
4、常见的降尘室一般为扁平状的凹室，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室。当入口处含尘气流内的颗粒沿入口截面上分布均匀地进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，只要颗粒能够在气体通过的时间内降至室底，便可从气流中分离出来。只要气体在降尘室内的停留时间少于或等于颗粒的沉降时间即可满足除尘要求。理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室高度H无关。
5、过滤基本方程为 。该式表示过滤进程中任一瞬间的过滤速率与有关因素间的关系式。由方程式可知 为过滤的推动力， 为过滤的阻力。首先过滤速度与过滤面积有关，面积越大，过滤速度越快。过滤的速度与过滤介质两端的压力差有关，因此可以通过增加两端的压力差来加强过滤。滤饼的可压缩系数越小，过滤越容易，因此可以通过加入助滤剂加强过滤。滤浆的黏度越大，过滤越慢；过滤除了与滤饼的特性有关外，还与过滤介质的性质有关。
6、板框式压滤机主要由许多滤板和滤框间隔排列而组成。板和框多做成正方形，角端开有小孔，装合压紧后即形成供滤浆或洗水流通的孔道，框的两侧覆以滤布。过滤时，悬浮液由离心泵或齿轮泵经滤浆通道打入框内，滤液穿过滤框两侧滤布，沿相邻滤板沟槽流至滤液出
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口，固体则被截留于框内形成滤饼。滤饼充满滤框后停止过滤。洗涤滤饼时，洗水经由洗水通道进入滤板与滤布之间。洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，重新组装，进行下一循环操作。
7、由于洗水里不含固相，故洗涤过程中滤饼厚度不变。因而，在恒定的压强差推动下洗涤速率基本为常数。影响洗涤速率的因素可根据过滤基本方程式来分析，则： 。对于一定的悬浮液，r’ 为常数。若洗涤推动力与过滤终了时的压强差相同，并假定洗水黏度与滤液黏度相近。板框压滤机采用的是横穿洗涤法，洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终了时滤液流动路径的两倍，而供洗水流通的面积又仅为过滤面积的一半，因此可得： 。即板框压滤机的洗涤速率约为过滤终了时滤液流率的四分之一。
8、先恒速后恒压过滤阶段时，在过滤初期维持恒定速率，泵出口表压强逐渐升高。当表压强升至能使支路阀自动开启的给定数值，则开始有部分料浆返回泵的入口，进入压滤机的料浆流量逐渐减小，而压滤机入口表压强维持恒定，后阶段的操作则为恒压过滤。对于恒压阶段， 。
9、滤饼和过滤介质的阻力可常用小型试验进行测定，求出过滤常数，然后进行大设备的设计计算。在某指定的压强差下对一定料浆进行恒压过滤可得到过滤常数K、qe、。恒压过滤方程式变形后可得： ，而q=V/A，求出一组、V数据（9个以上最好），从而得到一系列相互对应的Δ与Δq之值。经回归，即可得qe、和K。
五、计算
1、颗粒在空气和水中的沉降速度分别为0.75m/s和8.96m/s 2、过滤机的生产能力为滤液3.36m3/h 3、临界粒径8.62μm 4、至少需要2层隔板 5、（1）生产能力为原来的2倍 （2）生产能力为原来的 倍 （3）生产能力为原来的 倍 （4）生产能力为原来的 倍 6、最大颗粒直径为40.8μm
第四章 粉碎 筛分 混合 乳化 一、名词解释
1、利用机械力的方法来克服固体物料内聚力，使固体物料达到一定尺寸的颗粒或小块物料的单元操作。
2、物料颗粒的大小，是粉碎程度的代表性尺寸。
3、表示颗粒形状偏离球形的程度，定义为同体积球体表面积与颗粒实际表面积的比值。 4、将颗粒物料或粉粒物料通过一层或数层带孔的筛面，使物料按宽度或厚度分成若干粒度级别的单元操作。
5、指两种或两种以上不同的物质互相混杂以达到一定均匀度的物质分配过程。
6、指一种或几种组分的浓度或其它物理量如温度等的均匀性。为比较全面地反映混合物的混合程度。
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7、将两种通常不互溶的液体进行密切混合的一种特殊的混合操作，它包含着混合和均质化。 8、也称匀浆，是使悬浮液(或乳化液)体系中的分散物质微粒化、均匀化的处理过程。
二、填空
1粗粉碎、中粉碎、微粉碎或细粉碎、超微粉碎或超细粉碎 2挤压力、冲击力、剪切力或摩擦力 3压碎、劈碎、折断、磨碎、冲击破碎 4锋对锋、锋对钝、钝对锋、钝对钝 5对流混合、剪切混合、扩散混合 6浆式、涡轮式、旋浆式、特种形式
7机壳固定型、机壳旋转型、间歇式、连续式 8（略）
9高压均质机、离心均质机、超声波均质机
三、选择 1、B 2、B 3、A
四、简答
1、既要适合产品的要求，又要尽量降低能量的消耗。一般根据被粉碎物料的硬度、大小、物料的性质及操作方法来选择合适的粉碎机械，有时还需考虑配置冷却系统以降低粉碎操作时的温升防发热升温现象的产生。
2、筛面的运动方式有静止筛面、往复运动筛面、垂直圆运动筛面、平面回转筛面和旋转筛面等。静止筛面通常是倾斜筛面，可通过改变筛面的倾角以改变物料的速度与滞留时间。由于物料在筛面上的筛程较短，所以筛分效果不理想。当筛面比较粗糙时，物料在运动中产生离析作用。往复运动筛面作直线往复运动，物料沿筛面作正、反两个方向的相对滑动。往复运动能促使物料产生离析作用，且筛程也较长，故可获得较好的筛分效果。垂直圆运动筛面在其垂直平面内作较高频率的圆或椭圆运动，其效果与高频率的往复运动筛面差不多。高频圆或椭圆运动筛面可破坏物料颗粒的离析作用使之出现强烈的翻动现象，适合于处理难筛颗粒含量多的物料。平面回转筛面及筛面上的物料在水平面内作圆轨迹运动，它能促进物料的离析作用。物料在这种筛面上的筛程最长，而且其所受的水平方向惯性力在360°范围内周期性地变化方向，因而不易堵塞筛孔，筛分效率和生产效率均较高。这种筛面常用于粉质或颗粒物料的分组与除杂，特别是在生产能力要求较高的情况下。旋转筛面的圆筒形或六角筒形的筛面绕水平轴或倾斜轴旋转，物料在筛筒内相对于筛面运动。这种筛面的利用率相对较小，在任何瞬间只有小部分筛面接触物料，因此生产率较低。但它适用于难筛颗粒含量高的物料筛分，在粮食加工厂常用来处理下脚料。
3、固体混和中的离析现象是粒子混合相反的过程，妨碍良好混合，也可使已混合好的混合物重新分层，降低混合物的均匀程度，在混合操作中应充分注意。与离析有关的因素一是固体粒子的物理性质，二是混合机的形式。 防止离析产生的方法有：
(1) 改进配料方法，减小物性相差。
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(2) 在干物料中加入适量液体，如用水润湿物料，适当降低其流功性，有利于混合。
(3) 改进加料方法、粒子层的重叠方式。在混合机内混合时，下层粒子向上移动，上层粒子向下移动，降低离析程度。
(4) 对易聚合成团的物料，在混合机内加破碎装置，或增加径向混合的措施。 (5) 降低混合机内的真空度或破碎程度，减少粉尘量。
4、影响乳胶稳定性、粒径等性能的因素主要有乳化方法、乳化剂的种类、容积、温度等。其中乳化剂的结构和种类的影响最大。
5、乳化单元操作中乳化剂的作用主要有以下三个方面：(1) 降低两相的界面张力，使两相接触面积有可能大幅度增加，促进乳化液微粒化的效用；(2) 利用离子性乳化剂在两相界面上配位，提高分散液滴的电荷，加强其相互排斥力，阻止液滴的并合；(3) 在分散相的外围形成亲水性(O/W)或亲油性(W/O)型的吸附层，防止液滴的并合。
6、胶体磨是由一固定的表面(固定件)和一旋转的表面(转动件)所组成，两表面间有可调节的微小间隙，物料就在此间隙中通过。胶体磨除上述主件外，还有加料斗、出料斗、调整部分、机壳、电动机、传动装置、机座等。当物料通过间隙时，由于转动件高速旋转，附于旋转面上的物料速度最大，而附于固定面上的物料速度为零。其间产生急剧的速度梯度，使物料受到强烈的剪力摩擦和湍流扰动，从而产生乳化作用。
五、计算
1、球形度为0.806；形状系数为1
2、面积平均直径101.16mm；体积平均直径107.92mm；沙得平均直径122.81mm 3、7.45kJ 4、（略）
第五章 流态化与气体输送 一、名词解释
1、固体或液体的颗粒在流体中处于悬浮状态时，流体的速度。 2、在流态化状态下相应的流体速度。
3、气固流化床操作速度与临界流化速度的比值。
4、具有清晰的床层上界面的流化床即为密相流化床。
5、也称分离高度。它是指夹带接近于常数的气体出口处距床层料面的高度。 6、利用流动的气体在管道中输送粉、粒状物料的一种单元操作。
二、填空 1散式、聚式
2临界流化速度、最大流化速度 3沟流现象、腾涌现象 4挡板、气泡长大、腾涌 5 吸运、压送、循环 6 粉状0.5-3；颗粒状3-5
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三、选择 1、C 2、A 3、D 4、D 5、C
四、简答
1、(1) 灵活高效：输送距离长短灵活，输送物料可以散装，物料粒度范围广，输送量范围较大，易于实现自动化管理，输送效率高，包装和装卸费用低，操作人员少。输送管道能灵活布置，从而使工厂设备的配置合理化。
(2) 设备简单，占地面积小，可充分利用空间，设备的投资和维修费用小。据统计，采用气力输送的面粉厂的建筑容积要比采用机械输送的同产量的面粉厂减少30%～50%。 (3) 输送物料不受气候和管道周围环境条件的限制。
(4) 能够避免物料受潮、污损或混入其他杂物，可以保证输送物料的质量。
(5) 在输送过程中可以实现多种工艺操作，如混合、粉碎、分级、干燥、冷却、除尘和其他化学反应。
(6) 可以进行由数点集中送往一处或由一处分散送往数点的操作。
2、(1) 吸运式气力输送。有以下特点：输送装置处于负压状态下工作，物料和灰尘不会飞逸外扬；适宜于物料从几处向一处集中输送；适用于堆积面广或存放在深处、低处的物料的输送(如仓库、货船等散装物料输送)； 喂料方便简单，不受空间位置限制；对卸料器、除尘器的严密性要求高，要求在气密条件下排料，致使设备结构较复杂； 输送量、输送距离受到限制，动力消耗较高。
(2)压送式气力输送。具有以下特点:适合于大流量、长距离输送。加料装置占有一定高度、结构复杂，需要在密闭条件下加料；卸料器结构简单；能够防止杂质进入系统；容易造成粉尘外扬，输送条件受到限制。
(3)混合式气输送具有两者的共同特点，适用于既要集料，又要配料的场合，一般多用于移动式气力输送装置。
(4)循环式气力输送。适用于输送细小、贵重或危害性大的粉状物料。其特点是：大部分空气返回接料器进行再循环，部分空气经净化后排入大气，故排入大气的含尘空气少，能减少物料损失、大气污染及净化设备；多一根回风管，同时因回风中带有一定的物料易使风管磨损；输送量较小。
3、物料单颗粒在水平管中的运动：当气流速度很小时，物料颗粒在管底不动；当气流速度大于某一最低值时，物料颗粒开始运动，主要是滚动，滑动较少。当气流速度进一步增大，物料颗粒即离开管底作间断悬浮状态运动，即一会儿跳到气流中，一会儿又由气流中沉到管底，接着沿底滚动一段距离，或者马上又悬浮到气流中，周而复始地进行。当气流速度再增加，物料颗粒就处于完全悬浮状态，又由于颗粒本身重力的作用，它不是直线前进，而是边浮边沉地向前运动。
平管道中颗粒的悬浮：在水平管道内，物料颗粒的重力方向与气流对颗粒的推力方向垂直，空气动力对颗粒的悬浮不起直接的作用。是除水平推力之外的几种对抗重力的作用，使物料颗粒悬浮。这些力为①紊流时气流的垂直方向分速对颗粒产生的气动力为悬浮力②在管底的颗粒，由于气流速度分布为上部流速大，下部流速小，因此上部静压小，下部静压力大，形
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成悬浮力。③颗粒旋转引起颗粒周围的环流与气体叠加而产生的马格努斯效应的升力。 ④由于颗粒处于角的方位，气流对颗粒的气动力在垂直方向有分力。⑤由于颗粒相互间或管壁碰撞而获得的反弹力在垂直方向的分力。 颗粒群在水平管道中的运动状态：输料管中物料群的运动状态是随气流速度和浓度的不同而有显著变化的，即气流速度越大，颗粒越接近均匀分布，气流速度越小，越容易出现集团流，直至产生堵塞。
4、①弯管半径：绕弯管外半径滑动的料层相当松散，料速比气速慢得多；物料通过弯管时，经过数次碰撞，其轨迹为折线，通常在大颗粒运动时可以观察到；②管壁的摩擦力：当物料以较低的速度与弯管外侧内壁碰撞而失去动能后，最终将导致颗粒与管壁保持接触，并沿管壁作减速滑动；③弯管的长度：弯管越长，物料所经路径越长，其总摩擦力就越大，物料在弯管中的最终速度就越小。
5、两相流的总压损，由H机、H接、H加、H摩、H弯、H复、H卸、H升所组成。H机是空气通过作业机的压损；H接是指空气通过接料器的压损；H加是空气使物料加速的压损；H摩是输料管的摩擦压损；H弯是空气和物料经过弯头的压损；H复是物料经过弯头后速度下降而使之重新恢复的压损；H卸是卸料器的压损；H升是使物料提升到一定高度的压损。
6、当气流速度大于物料的悬浮速度时，物料就可以被气流带走，进行气力输送。由于影响气力输送的因素很复杂，在实际操作中，输送气流速度常取输送物料悬浮速度的1.5~12倍。对于松散、密度较小的物料，倍数可以较小，反之，倍数较大。输送气流速度也可根据经验数据确定。
五、计算
1、空床流速为6.99m/s时，流化开始，此时压力降值2110Pa 2、临界流化速度0.122m/s 3、最大流化速度0.49m/s 4、（1）临界流化速度0.0943m/s；操作速度3.3m/s （2）压力降1442Pa
（3）传热膜系数12W/m2×K 5、3.495kW
第六章 传热学 一 名词解释
1.流体中质点发生相对位移而引起的热交换 2.由于密度差而进行的对流
3.依靠泵(风机)等外力作用进行的对流 4.以电磁波的形式进行的热量传递 5.吸收率为1的物体
二 填空
1.补偿圈、浮头、U形管
2.增加传热面积、增大传热温差、提高传热系数
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3.分子的运动、固体、层流流体 4.温度差、热传导、热对流、热辐射
5. Re=duρ/μ、流体流动形态和湍动程度
6. Nu=α?d/λ、被决定准数，包括有对流传热系数α的准数。反映对流传热的强弱程度 7.有无相变、流动类型、放置方向、物理参数、管道形状 8.大于、小于 9.5％
三 选择 1. C 2. A 3. B 4. B
5. C 、 D
四 简答
1、流体的种类和相变化的情况、流体的流动状态、流体的流动原因、流体的物理性质、传热面的形状、大小及位置
2、(1)用于乳品、果汁饮料、清凉饮料及啤酒等食品的高温短时和超高温瞬时杀菌 （2）用于流体食品物料的快速冷却
3、传热速率公式 可以知道，影响间壁式换热器传热速率的因素有：总传热系数 、传热面积s、平均温度差 . 4、（略）
5、套式换热器优点：构造简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减；适当的选择官内、外径，可使流体的流速较大；且双方的流体作严格的逆流，都有利于传热。
套式换热器缺点：管间接头较多，易发生泄漏；单位长度具有传热面积较小。 在需要传热面积不太大且要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。
五 计算
1. t=1650-3649x， t=-1072+
2. 0.94W/(m×℃)， 0.7 W/(m2×℃) -0.002 3.η=68.54%
4. q=19.38W/m2， 81℃ 5. 3， 70.3℃
6. b=0.071m， t=-204lnr-152.5 7. 33.51W
8. 9.（略）
10. 3.01×105 W/(m2×℃) 11.（略）
12.(1)1.13×10-2 W/(m2×℃) （2）0.57×10-2 W/(m2×℃) (3)1.18×10-2 W/(m2×℃)
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