1、一、 緒論研究方向它是以力學、動力學、熱力學、傳熱學、傳質學為理論基礎的一門課程。它是食品機械設備設計制造、生產線設備選型配套的理論基礎。它是保證食品加工工藝科學實施的科學依據。單元操作特點：它們都是物理操作，即只改變物料的狀態或其物理性質，不改變其化學性質；不同生產過程中的同一單元操作具有相同的基本原理和通用的典型設備；在不同的生產過程中所包含的單元操作數目、排列順序和操作條件不同。三傳理論：（以后學習的多是熱量、質量傳遞；動量涉及的是流體流動）動量傳遞(momentum transfer)：流體流動時，其內部發生動量傳遞，故流體流動過程也稱為動量傳遞過程。遵循流體流動基本規律的單元操作有流

2、體輸送、攪拌、沉降、過濾等。熱量傳遞(heat transfer)： 物體被加熱或冷卻的過程也稱為物體的傳熱過程。遵循傳熱基本規律的單元操作有熱交換、蒸發等。質量傳遞(mass transfer)： 兩相間物質的傳遞過程即為質量傳遞。遵循傳質基本規律的單元操作有吸收、蒸餾、萃取、吸附、固體干燥等。三傳理論問題：空氣的濕度變化、結晶和干燥屬于哪種傳遞？（都有傳熱和傳質）“三傳理論”是單元操作的理論基礎，單元操作是“三傳理論”的具體應用。同時，“三傳理論”和單元操作也是食品工程技術的理論和實踐基礎。單位換算目前國際上各科學領域都采用SI制，但舊的文獻中仍存在各種單位制，因此需要進行換算。方法：將其

3、他單位制中的各物理量用SI制中的單位表示，然后進行單位和數量計算即可。例1：在英制絕對單位制中，粘度的單位為lb/(ft·s)，在SI計量單位中粘度的單位為Pa·s。試求兩者間的關系。解 ：粘度的單位為導出單位，它的法定計量單位是由以下基本單位組成：由附錄一查得在兩種不同單位制中的基本量之間的關系為：1lb=0.4536kg；1ft=0.3048m。例2：在氣體狀態方程pV=nRT中，氣體通用常數R=82.06atm·cm3/(mol·K)。試求在下列不同單位制中R的數值與單位。(1)壓強p的單位為Pa，體積V的單位為m3，物質量n的單位為kmol、絕對

4、溫度T的單位為K。(2)壓強p的單位為kgf/m2，體積V的單位為m3、物質量n的單位為kmol，絕對溫度的單位為K。 解：查得1atm=1.01325×105Pa=10330kgf/m2 1cm=10-2m 1mol=10-3Kmol (1) R=8315Pa·m3/(Kmol·K) (2) R=847.7kgf·m/(Kmol·K)¢ 物料衡算（依據）質量守恒定律：輸入物料質量輸出物料質量累積物料質量。兩種情況：累積物料質量為0，稱為穩態過程：未發生化學變化上述兩種情況質量流的單位是kg或kg/s¢ 能量衡算（依據）1、

5、能量守恒定律：對于連續穩定過程而言：任何時間內通過各種途徑進入系統的總能量(包括輸入物料帶進系統的能量及外界傳入系統的熱量)同一時間內系統付出的總能量(包括輸出物料帶走的能量及系統對外界所做的功)。2、各種形式的能量(如機械能、化學能、電能等)與熱之間雖可相互轉變，但在許多化工設備(如換熱器、蒸餾塔等)中，往往沒有或者不需考慮這種能量轉變，只考慮焓、反應熱和加入或帶走的熱量，因而總能量衡算有便簡化為熱量衡算。第一章流體流動流體：液體和氣體統稱為流體。流體和氣體的區別：沒有形狀，有體積的，等等流體的特征：具有流動性和壓縮性。流體垂直作用于單位面積上的壓力，稱為流體的靜壓強，簡稱壓強，其表達式為：

6、p流體的靜壓強，Pa；P垂直作用于流體表面上的壓力，N；A作用面的面積，m2。在SI中，壓強的單位是Pa，稱為帕斯卡。壓強可以有不同的計量基準。Ø 絕對壓強（absolute pressure） ：以絕對真空(即零大氣壓)為基準。Ø 表壓(gauge pressure)：以當地大氣壓為基準。可用下式表示：表壓=絕對壓強-大氣壓Ø 真空度（vacuum）：當被測流體的絕對壓力小于大氣壓時，其低于大氣壓的數值，即：真空度=大氣壓-絕對壓強=-(絕對壓強-大氣壓)=-表壓圖略流動系統的總能量衡算：熱力學能（內能）、位能、動能、靜壓能(壓強能)其中位能、動能及靜壓能又稱為

7、機械能，三者之和稱為總機械能或總能量。例3 如本題附圖所示，用泵將貯槽中密度為1200kg/m3的溶液送到蒸發器內，貯槽內液面維持恒定其上方壓強為1.0133×105Pa，蒸發器上部的蒸發室內操作壓強為200mmHg(真空度)。蒸發器進料口高于貯槽內的液面15m，輸送管道的直徑為60×4mm，送料量為20m3/h，溶液流經全部管道的能量損失為120 J/kg，求泵的有效功率。 （作功、能量損失）解；以貯槽的液面為上游截面1-1，管路出口內側為下游截面2-2，并以截面l-1為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式，即，式中：Z1=0，Z2=15m，p1=0(表壓） p2=-20

8、0/760×101330=-26670pa (表壓）貯槽截面比管道截面要大得多，故槽內流速可忽略不計，即：u10將以上各項數值代入式(1)，得：計算泵的有效功率，即：Ne=WeqmNe=248.4×6.67=16571.66kw實際上泵所作的功并不是全部有效的。若考慮泵的效率，設本題泵的效率為0.65，則泵的軸功率： N=Ne/h=1.66/0.65=2.55kw雷諾數Re公式：（3）流型判斷流體在直管內流動時，當 Re 2000時，流體的流動類型屬于滯流當Re 4000時，流體流動類型屬于湍流當2000 Re4000時，可能是滯流，也可能是湍流，稱之為不穩定的過渡區。受外

9、界條件的影響，如管道直徑或方向的改變、外來的輕微震動，都易促成湍流的發生。在生產操作條件下，常將Re3000的情況按湍流考慮。流動阻力可分為直管阻力和局部阻力兩種。第二章 傳熱(heat transfer) 食品工業中對傳熱的要求情況：（1）強化傳熱過程：各種換熱器設備中的傳熱。（2）削強傳熱過程：對設備和管道的保溫。減少熱量的損失。熱的傳遞有三種基本方式（傳熱機理）：熱傳導、熱對流、熱輻射。（三）流體有相變時的傳熱系數有相轉變的傳熱：蒸汽冷凝、液體的沸騰 蒸汽冷凝有膜狀冷凝和滴狀冷凝兩種方式。 影響冷凝傳熱的因素 ：冷凝液膜兩側的溫度差；流體物性的影響；蒸汽的流速和流向的影響；蒸汽中不凝氣體

10、含量的影響Dt(DT=ts-tw)，當液膜呈滯流流動時，若Dt加大，則蒸汽冷凝速率增加，而液膜層厚度增厚，使冷凝傳熱系數降低。由膜狀冷凝的傳熱系數計算式可知，液膜的密度、黏度及導熱系數都影響a值。此外，蒸汽的冷凝潛熱，也影響a值。蒸汽以一定速度運動時，和液膜間產生一定的摩擦力， 若蒸汽和液膜同向流動，則摩擦力將使液膜加速，厚度減薄，使a增大，若逆向流動，則a減小。但是如果這種力超過液膜重力，液膜會被蒸汽吹離壁面，此時隨蒸汽流速的增加，則a急劇增大。 若蒸汽中含有空氣或其它不凝性氣體，則壁面可能為氣體層遮蓋（導熱系數很?。黾恿艘粚痈郊訜嶙?，使a急劇下降。因此在冷凝器的設計和操作中，都必須考慮

11、排除不凝氣。含有大量不凝氣的蒸汽冷凝設備稱為冷卻冷凝器，其計算方法需參考有關資料。管內或者對流傳熱、管內壁的污垢、管壁的熱傳導、管外側污垢、管外側的對流傳熱、可見光線和紅外光線統稱為熱射線。紅外光線的熱射線對熱輻射起決定作用，而只有在很高的溫度下，才能覺察到可見光線的熱效應。第三章 非均相物系的分離沉降：重力沉降與離心沉降兩種。過濾：是以某種多孔物質作為介質來處理懸浮液，在外力的作用下懸浮液中的液體通過介質的孔道而固體顆粒被截留下來，從而實現固、液分離的操作。過濾操作分類：1.餅層過濾（濾餅過濾）2. 深床過濾：第四章、粉碎與篩分粉碎是利用機械力的方法克服固體物料內部凝聚力達到破碎的單元操作。2、粉碎的種類根據被粉碎物料和成品粒度的大小,粉碎可分為以下四種： 粗粉碎原料粒度401500mm，成品粒度：550mm； 中粉碎原料粒度10100mm，成品粒度：510mm； 微粉碎（細粉碎）原料粒度510mm,