思考題與習題緒論一、填空1同一臺設備的設計可能有多種方案，通常要用（）來確定最終的方案。2單元操作中常用的五個基本概念包括（、）（、）（）（、）和（。）3奶粉的生產主要包括（、）（、）（）（、、）（）等單元操作。二、簡答1什么是單元操作？食品加工中常用的單元操作有哪些？2“三傳理論”是指什么？與單元操作有什么關系？3如何理解單元操作中常用的五個基本概念？4舉例說明三傳理論在實際工作中的應用。5簡述食品工程原理在食品工業中的作用、地位。三、計算1將5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，試計算溶液的濃度，分別用質量分數、摩爾分數、摩爾濃度表示。已知20％蔗糖溶液的密度為1070kg/m3。2在含鹽黃油生產過程中，將60質量分數的食鹽溶液添加到黃油中。最終產品的水分含量為15.8，含鹽量1.4，試計算原料黃油中含水量。3將固形物含量為7.08的鮮橘汁引入真空蒸發器進行濃縮，得固形物含量為58得濃橘汁。若鮮橘汁進料流量為1000kg/h，計算生產濃橘汁和蒸出水的量。4在空氣預熱器中用蒸氣將流量1000kg/h，30℃的空氣預熱至66℃，所用加熱蒸氣溫度143.4℃，離開預熱器的溫度為138.8℃。求蒸氣消耗量。5在碳酸飲料的生產過程中，1已知在0℃和1atm下，體積的水可以溶解3體積的二氧化碳。試計算該飲料中CO2的1質量分數；2摩爾分數。忽略CO2和水以外的任何組分。6采用發酵罐連續發酵生產酵母。20m3發酵灌內發酵液流體發酵時間為16h。初始接種物中含有1.2的酵母細胞，將其稀釋成2菌懸液接種到發酵灌中。在發酵罐內，酵母以每2.9h增長一倍的生長速度穩定增長。從發酵罐中流出的發酵液進入連續離心分離器中，生產出來的酵母懸浮液含有7的酵母，占發酵液中總酵母的97。試計算從離心機中分離出來的酵母懸浮液的流量F以及殘留發酵液的流量W假設發酵液的密度為1000kg/m3。第一章流體流動一、名詞解釋1流體的黏性2牛頓流體3流體的穩定流動4層流邊界層二、填空1通常把流體稱為理想流體。2牛頓黏性定律表明，兩流體層之間單位面積的與垂直于流動方向的成正比。3流體在管道中的流動狀態可分為和兩種類型。4在過渡區內，流體流動類型不穩定，可能是，也可能是，兩者交替出現，與情況有關。5流體的流動狀態可用數來判斷。當其gt時為；lt時為。6流體在管道中的流動阻力可分為和兩類。7當流體在圓管內流動時，管中心流速最大，滯流時的平均速度與管中心的最大流速的關系為。8根據雷諾數的不同，摩擦系數-雷諾數圖可以分為、、和四個區域。9管路系統主要由，和等組成。10局部阻力有和兩種計算方法。三、選擇1液體的黏性隨溫度升高而a，氣體的黏性隨溫度升高而。A.升高，降低；B.升高，升高；C.降低，升高2砂糖溶液的黏度隨溫度升高而a。A.增大；B.減小；C.不變3層流時流體在圓管內的速度分布規律為a形式。A.二次曲線；B.直線；C.指數四、簡答1推導理想流體的柏努利方程。2舉例說明理想流體柏努利方程中三種能量的轉換關系。3簡述流體流動狀態的判斷方法及影響因素。4如何用實驗方法判斷流體的流型？5說明管壁的粗糙度對流體流動阻力的影響。五、計算1某真空濃縮器上真空表的讀數為15.5×103Pa，設備安裝地的大氣壓強為90.8×103Pa，試求真空濃縮器內的絕對壓強。2一敞口儲槽內貯存有椰子油，其密度為910kg/m3，已知：Z10.6m，Z21.8m；槽側壁安裝的測壓管上段液體是水，測壓管開口通大氣。求槽內油面的位置高度h。hz2z1習題2附圖3某設備進、出口的表壓強分別為－13kPa和160kPa，當地大氣壓為101.3kPa，求該設備進、出口的壓強差。4用一串聯U形管壓差計測量水蒸氣鍋爐水面上的蒸氣壓pvU形管壓差計指示液均為水銀，連接兩U形管壓差計的倒U形管內充滿水，已知從右至左四個水銀面與基準水平面的垂直距離分別為h12.2m、h21m、h32.3m、h41.3m。鍋爐水面與基準水平面的垂直距離為h53m。求水蒸氣鍋爐水面上方的蒸氣壓pv。水pv汞h5h3h1h4h25試管內盛有10cm高的水銀，再于其上加入4附圖習題6cm高的水。水銀密度為13560kg/m3，溫度為20℃，當地大氣壓為101kPa。求試管底部的壓強。6在壓縮空氣輸送管道的水平段裝設一水封設備如圖，其垂直細支管（水封管）用以排除輸送管道內的少量積水。已知壓縮空氣壓強為50kPa（表壓）。試確定水封管至少應插入水面下的最小深度h。pa壓縮空氣h8.6m水p′paph0.6m習題6附圖習題7附圖7貯油槽中盛有密度為960㎏/m3的食用油，油面高于槽底9.6m，油面上方通大氣，槽側壁下部開有一個直徑為500mm的圓孔蓋，其中心離槽底600mm。求作用于孔蓋上的力。8如本題圖所示用套管式熱交換器加熱通過內管的果汁，已知內管為Φ33.5mm×3.25mm，外管為Φ6mm×3.5mm的焊接鋼管。果汁密度為1060㎏/m3，流量為6000㎏/h；加熱媒質為115℃的飽和水蒸氣在外環隙間流動，其密度為0.9635㎏/m3，流量為120㎏/h。求果汁和飽和水蒸氣的平均流速。果汁飽和水蒸汽習題8附圖9水流經一文丘里管如本題圖示，截面1處的管內徑為0.1m，流速為0.5m/s，其壓強所產生的水柱高為1m；截面2處的管內徑為0.05m。忽略水由1截面到2截面流動過程的能量損失，求1、2兩截面產生的水柱高差h為多少米？h1m水12習題9附圖10某植物油流過一水平漸縮管段，管大頭內徑為20mm，小頭內徑為12mm，現測得這兩截面間的壓強差為1000Pa，該植物油的密度為950kg/m3，不計流動損失。求每小時油的質量流量。11從高位槽向塔內加料。高位槽和塔內的壓力均為大氣壓。要求料液在管內以1.5m/s的速度流動。設料液在管內壓頭損失為2.2m不包括出口壓頭損失。高位槽的液面應該比塔入口處高出多少米？hu1u212習題10附圖習題11附圖1220℃下水在50mm內徑的直管中以3.6m/s的流速流動，試判斷其流動類型。1337℃下血液的運動黏度是水的5倍。現欲用水在內徑為1cm的管道中模擬血液在內徑為5mm的血管中以15cm/s流動過程的血流動力學情況，實驗水流速度應取為多少？14果汁在內徑為d1的管路中作穩定流動，平均流速為u1，若將管徑增加一倍，體積流量和其他條件均不變，求平均流速為原來的多少倍？15如本題圖示，將離心泵安裝在高于井內水面5米的地面上，輸水量為50m3/h吸水管采用Φ114×4㎜的電焊鋼管，包括管路入口阻力在內的吸水管路上總能量損失為∑hf5J/kg當地大氣壓強為1.0133×105Pa。求該泵吸入口處的真空度。5m2120m2130習題15附圖習題16附習題17附圖16用泵輸送某植物油，管道水平安裝，其內徑等于10mm，流量為0.576m3/h，油的粘度為50黏度0-3Pas，密度為950kg/m3。試求從管道一端至相距30米的另一端之間的壓力降。17用離心泵將某水溶液由槽A輸送至高位槽B兩槽液面維持恒定并敞開通大氣，其間垂直距離為20m。已知溶液密度為1200kg/m3，溶液輸送量為每小時30m3管路系統各種流動阻力之和∑hf36J/kg該泵的效率為0.65。求泵的軸功率。18某飲料廠果汁在管中以層流流動，如果流量保持不變，問：（1）管長增加一倍；（2）管徑增加一倍；（3）果汁溫度升高使黏度變為原黏度1/2（設密度變化極小）。試通過計算說明三種情況下摩擦阻力的變化情況。19植物油在圓形直管內作滯流流動，若流量、管長、液體物性參數和流動類型均不變，只將管徑減至原來的2/5，由流動阻力而產生的能量損失為原來的多少倍？20用泵將密度為930kg/m3、黏度為4黏度mPas的某植物油送至貯槽，管路未裝流量計，但已知A、兩處壓力表的讀數分別為pA1.2MPa，B1.12MPa，Bp兩點間的直管長度為25m，用管直徑為Φ89×3.5mm的無縫鋼管，其間還有3個90°的彎頭。試估算該管路油的流量。21用一臺軸功率為7.5kw的庫存離心泵將溶液從貯槽送至表壓為0.2×105Pa的密閉高位槽（見右圖），溶液密度為1150kg/m3、黏度為1.2×10-3Pas。管子直徑為Φ108×4mm、直管長度為70m、各種管件的當量長度之和為100m不包括進口和出口的阻力，直管阻力系數為30.026。輸送量為50m/h兩槽液面恒定，其間垂直距離為20m。泵的效率為65。。試從功率角度考慮核算該泵能否完成任務。22B1.6m6m20mA11習題20附圖習題21附圖習題23附圖22一臺效率為0.65的離心泵將果汁由開口貯槽輸送至蒸發器進行濃縮。已知果汁密度為1030kg/m3，黏度為1.2×10-3Pas，蒸發器液面上蒸發空間的真?氈磯潦?50kPa果汁輸送量為16m3/h。進蒸發器的水平管中心線高于開口貯槽液面20m，管直徑為Φ57mm×3mm的冷軋不銹鋼管，不包括管路進、出口能量損失的直管及各管件當量長度之和為50m管壁絕對粗糙度為0.02mm，當地大氣壓強為1×105Pa。求泵的軸功率PZ。23高位水槽底部接有一長度為30m（包括局部阻力的當量長度）、內徑為20mm的鋼管，該管末端分接兩個處于同一水平面的支管，支管直徑與總管相同，各支管均裝有一相同的球閥（ζ6.4），因支管很短，除球閥的局部阻力外，其他阻力可以忽略。高位槽水位恒定，水面與支管出口的垂直距離為6m。試求開一個閥門和同時開兩個閥門管路系統的流量。第二章流體輸送機械一、名詞解釋1離心泵的氣蝕現象2泵的工作點3離心泵的安裝高度4離心泵的切割定律和比例定律二、填空1產品樣本上離心泵的性能曲線是在一定的下，輸送時的性能曲線。2離心泵的實際工作壓頭和流量不僅與的特性曲線有關，還與的特性曲線有關。3離心泵壓頭的大小取決于、和。4離心泵的工作點由曲線和曲線共同決定。5為防止發生現象，泵的安裝高度不能太高，可采取，等措施提高泵的安裝高度。6管路系統主要由，和等組成。7泵的內部損失主要由，和引起。三、選擇1離心泵銘牌上標明的揚程是指。A.功率最大時的揚程B.最大流量時的揚程C.泵的最大揚程D.效率最高時的揚程2一臺試驗用離心泵，開動不久，泵入口處的真空度逐漸降低為零，泵出口處的壓力表也逐漸降低為零，此時離心泵完全打不出水。發生故障的原因是A.忘了灌水B.吸入管路堵塞C.壓出管路堵塞D.吸入管路漏氣3兩臺相同的泵串聯工作時，其壓頭一臺泵單獨工作時的兩倍。A.gtB.ltC.4正位移泵的流量與有關。A.泵的轉速與結構B.管路阻力C.泵的壓頭5離心泵的壓頭、流量均與流體的無關。A.黏度B黏度密度C.溫度6液體的黏性隨溫度升高而，氣體的黏性隨溫度升高而。A.升高，降低B.升高，升高C.降低，升高7余隙系數越大，壓縮比越大，則容積系數。A.越小B.越大C.不變8正位移泵的壓頭與有關。A.泵的轉速B.管路阻力C.流量四、簡答1離心泵發生氣蝕現象的原因是什么？危害是什么？應如何防止？2根據離心泵的特性曲線圖說明用其出口閥門調節管路流量的原理。3簡述實際流體柏努利方程的物理意義。4簡述離心泵的結構和工作原理。5簡述用旁路閥調節往復泵流量的原理。五、計算1已知離心泵吸入管內徑為100mm，吸入管路總壓頭損失為12u2/2g（u為吸管內水的流速，m/s），泵入口處真空表讀數為45.33kPa。試求吸水管內的流量（m3/h）。已知水的密度3為103m/kg。2用泵將密度為1.15g/cm3的鹽水，以0.0056m3/min的流量由一敞口大原料貯槽送敞口高位槽中，管道出口比原料貯槽的液面高23m，吸入管內徑為90mm，泵出口管內徑為52.5mm。假如管路系統的摩擦損失為53.8J/kg，泵的效率為70，試計算泵的揚程和功率。3用泵將82.2℃的熱水以0.379m3/min的流量從一出口貯槽中吸上來，泵的入口管為內徑50.8mm，6.1m的40號鋼管，長有三個彎頭。水從泵中流出來后經過一長61m，內徑50.8mm的帶兩個彎頭的管段后再排到大氣中，排出口比貯槽的液面高6.1m。（1）計算總摩擦損失；（2）計算泵所作的的功；3.泵的有效功率。4用泵降體積流量為0.5m3/h的水以0.1m/s的速度從10m下的加熱罐中抽至水龍頭處。假如罐的壓力保持在600kPa的表壓下，試求泵的能量。忽略管道阻力。第三章非均相物系的分離一、名詞解釋1非均相物系2臨界粒徑3重力沉降4離心沉降5沉降速度6過濾速率二、填空1濾餅過濾有（）和（）兩種典型的操作方式。在實際操作中常用（）的操作方式。2沉降室應做成（）形或在室內設置（。）3沉降室的生產能力與（）和（）有關。4除塵系統可以由（、）（）和（）組成。5在除塵系統中，含塵氣體可先在（）中除去較大塵粒，然后在（）中除去大部分塵粒。6過濾有和兩種基本方式。7板框過濾機的工作過程主要有，和等。8濾餅過濾開始后會迅速發生現象。在濾餅過濾中，真正起過濾作用的是。9濾餅阻力的大小主要取決于過濾介質及其。10非均相物系的分離遵循（）的基本規律。三、選擇1在相同條件下板框過濾機的洗滌速率為終了過濾速率的。A.1/2；B.1/3；C.1/42對于可壓縮性濾餅其壓縮系數為。A.s0；B.slt1；C.sgt13過濾的推動力為。A.濃度差；B.溫度差；C.壓力差4一臺試驗用離心泵，開動不久，泵入口處的真空度逐漸降低為零，泵出口處的壓力表逐漸上升，此時離心泵完全打不出水。發生故障的原因是。A.忘了?嗨籅.吸入管路堵塞；C.壓出管路堵塞；D.吸入管路漏氣四、簡答1簡述旋風分離器的結構和設計原理。2簡述影響重力沉降的因素以斯托克斯區為例。3設計一個含塵氣體的分離系統，并簡述各個設備的作用。4簡述降塵室的結構和設計原理。5根據過濾基本方程，簡述影響過濾的因素。6簡述板框壓濾機的工作過程。7設洗水的粘度和溫度黏度液相同試證明洗滌速率是最后過濾速率的1/4。8簡述先恒速后恒壓過濾的特點。9簡述用試驗法求過濾常數的方法。五、計算1試計算直徑d90μm密度ρs為3000kg/m3的固體顆粒分別在20℃的空氣和水中的自由沉降速度。已知20℃時空氣的密度為1.205kg/m3，黏度為1.81×10-5Pas，水的黏度為1.5×10-3Pas。2某懸浮液中固相密度為2930kg/m3，其濕餅密