食品工程原理重点分解

食品工程原理综述第一章流体力学基础1.单元操作与三通论的概念和关系。不同的食品生产过程应用不同的物理加工过程。根据它们的工作原理，它们可以归纳为许多广泛使用的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉淀、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳液提取、吸附、干燥等。这些基本的物理过程被称为单元操作动量传递：当流体流动时，动量传递发生在内部，所以流体流动过程也称为动量传递过程。任何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来研究。传热加热或冷却物体的过程也称为物体的传热过程。任何遵循传热基本规律的单元操作都可以用传热理论来研究。质量传递质量传递是两相之间的质量传递过程。任何遵循传质基本规律的单元操作都可以用传质理论来研究。单元操作与三次通过的关系“三通理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三通理论”的具体应用。同时，“三通论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础。2.粘度的概念和牛顿内摩擦定律(粘度)。牛顿粘性定律的数学表达式是，遵循这一定律的流体称为牛顿流体。比例系数的值随流体而变化。流体的粘度越大，其价值就越大。因此，它被称为粘度系数或动态粘度，简称粘度。3.理想流体的概念和意义。理想流体的粘度为零，没有内耗。理想流体的假设给工程研究带来了方便。4.热系统：指由周围边界界定的空间中的所有物质。边界可以是真实的，也可以是虚拟的。由边界界定的空间外部称为外部。5.稳定流量：各段流体的相关参数(如流速、物性和压力)只随位置变化，不随时间变化。6.当流体在两个部分之间的管道中流动时，其流动方向是从总能量大的部分流向总能量小的部分。当7.1千克理想流体在管道中稳定流动而没有外力作用时，伯努利方程的物理意义是总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转化。8.实际流体和理想流体的主要区别在于实际流体具有粘性。实际流体伯努利方程和理想流体伯努利方程之间的主要区别在于，在实际流体伯努利方程中存在阻力损失项。p1/ gz1 u12/2=p2/ gz2 u22/2伯努利方程的三个表达式p1/g z1 u12/2g=p2/g z2 u22/2gp1 gz1 u12/2=p2 gz2 u22/29.管道内稳定流动的连续性方程：在连续稳定不可压缩流体的流动中，流体流速与管道横截面积成反比。横截面积越大，速度越小，反之亦然。对于圆形管道，管道中不可压缩流体的流速与管道内径的平方成反比。10.雷诺数和影响流体流动类型的因素：U、D、越大，越小，越容易从层流变为湍流。由上述四个因素形成的复数群du/是判断流体流动类型的标准。Re 2000稳定层流区2000 Re 4000从层流到紊流过渡区Re 4000紊流区11.根据伯努利方程，等直径管道的水头损失是管道两端的压差。12.布拉西奥斯公式(Re 4000):12.湍流中流体的速度分布由三层组成：层流内层、缓冲层和湍流中心。10.当流体在光滑管中湍流流动时，摩擦系数与雷诺数和/D有关。如果它是完全湍流(阻力平方区)，它只与/d有关。13.阻力系数和等效长度的联合使用13.管道计算的目的是确定流量、管径和能量之间的关系。管道计算14.当流体流过平行管系统时，遵循的原则是每个平行管段的压降相等，并且主管的总流量等于每个平行管段的总和。15.离心泵叶轮可分为封闭型、半封闭型和带或不带挡板的开口型。根据串联叶轮的数量，离心泵可分为单级泵和多级泵。16.离心泵大多使用向后弯曲的叶片，因为静态压头是输送液体时预期获得的压头。17.离心泵启动前应进行泵送，否则会发生空气粘结；离心泵的安装高度应小于允许的安装高度，否则会发生气蚀。18.由于液体温度高，离心泵容易出现气穴现象；管道阻力过大；液体的沸点很低。19.离心泵的工作点是泵特性曲线和管道特性曲线的交点。20.离心泵的流量调节，通常在排出管路中用适当的调节器来改变离心泵的速度或改变叶轮的直径。21.离心泵的汽蚀余量减小，汽蚀阻力增大。22.离心泵有效功率小于轴功率的原因。轴功率是指泵轴获得的功率。由于体积损失、水力损失和机械损失，泵的轴功率大于液体实际获得的有效功率。容积损失是由泵的泄漏引起的。在离心泵运行期间，一部分获得的高压液体能量通过叶轮和泵壳之间的间隙流回吸入口。水力损失是由于流体流经叶轮和泵壳时，流速和方向的变化以及冲击造成的能量损失。机械损失是指泵运行时，机械零件(如轴承和轴封装置)接触处的机械摩擦所消耗的部分能量。泵的转速是指离心泵和旋转泵的泵轴转速或往复泵的曲轴转速，单位为r/min23.容积泵的流量与泵的压头和管路状况无关，因此不能简单地通过调节排放管路的阀门来调节。调节容积泵的流量有两种方法：一种是回路调节；一个是改变曲轴的冲程大小。24.泵特性曲线：特性曲线：离心泵在固定转速下的基本性能参数(流量、压头、功率和效率)之间的关系曲线。需要强调的是，特性曲线是在固定转速下测量的，并且仅适用于该转速，因此转速n的值显示在特性曲线上。图上有三种曲线。H-q曲线N-q曲线-q曲线H-Q曲线代表流体以一定速度流过离心泵所获得的能量与流量之间的关系，是最重要的特征曲线。P-Q曲线显示了泵流量Q与轴功率P的关系，P随Q的增加而增加。显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。启动离心泵时，为了降低启动功率，出口阀应关闭。最大-Q曲线相当于最高效率点。泵以最高效率在对应于该点的压头和流量下运行，因此该点是离心泵的设计点。第二章传热傅立叶定律是热传导的基本定律，它的表达式是q-热通量密度，缩写为传热率，w/m2-热传导面积，即垂直于热流方向的表面积，k/m-比例系数，热导率，w/m.k。Q -热通量，w/m2-热导率(或热导率)，w/m.k。公式中的负号表示热流方向与温度梯度方向相反。傅立叶定律傅立叶定律是热传导的基本定律。指出热流密度与温度梯度成正比。准数字名称标志意义序列号Nu=L/代表对流传热系数的准数雷诺数(雷诺兹)Re=Lu/确定流动条件的标准数量普朗泰标准号码(普朗特)Pr=cp/表示影响的准数2.传热在食品工程中的应用：食品加工中的温度控制、杀菌过程和各种单元操作(如蒸馏、蒸发、干燥、结晶等)。)对温度有一定的要求。3.传热的基本方法和特点。导热物体各部分之间没有相对位移。仅由分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动引起的热传递称为热传导。热对流流体各部分之间的相对位移引起的传热过程称为热对流。热对流只以两种方式发生：强制对流：由外力如泵、风扇或搅拌引起的强制对流称为强制对流自然对流；流体的相对位移是由流体不同部分的不同温度引起的密度差引起的，这称为自然对流热辐射电磁波在空间中因热而传播的现象称为热辐射。所有物体在没有任何介质的情况下都能以电磁波的形式放出热量。任何物体只要在绝对零度以上都可以发射辐射能，但是只有当物体的温度相对较高时，热辐射才能成为热传递的主要形式。4.在食品生产中，当材料在热交换器中被加热或冷却时，通常需要用另一种叫做热载体的流体来供热或散热。5.热传导：物体各部分之间没有相对位移。由分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动引起的热传递称为热传导。6.傅立叶定律中的负号意味着热流的方向与温度梯度的方向相反。7.对流传热：是发生在流体流动过程中的一种传热现象。它依靠流体粒子的运动来传递热量，并且与流体的流动密切相关。8.影响对流传热系数的因素有：流体状态、流体的物理性质、流体的运动状态、流体的对流状态、传热面的形状、位置和尺寸等。9.对流换热系数关联中拟数的符号及意义。数值等于单位温差下单位传热面积的对流传热率，单位为W/(m2)，反映对流传热的速度。越大，对流传热越快。10.蒸汽冷凝有两种模式：薄膜冷凝和液滴冷凝。薄膜冷凝：由于冷凝物会弄湿墙面，因此可以形成完整的液膜。在整个冷凝过程中，冷凝膜是其主要的热阻。滴状冷凝：如果冷凝液不能润湿冷壁，由于表面张力，冷凝液在壁上形成许多液滴，并沿壁下落。这种凝结叫做水滴凝结。11.冷、热流体通过分隔壁两侧的传热过程包括三个步骤：热流体以对流方式将热量传递到管壁，热量以热传导方式从管壁一侧传递到另一侧，传递到另一侧的热量以对流方式传递到冷流体。不凝性气体的l效应：当蒸汽冷凝时，不凝性气体在液膜表面形成一层气体膜，增加传热阻力，降低冷凝对流传热系数。l蒸汽流速和方向的影响：冷却壁高度和布置：液体物理性质：密度越高，冷凝液粘度越低，液膜厚度越小，粘度越大。影响冷凝传热的因素；12.总传热系数K的值取决于流体的物理性质、传热过程的操作条件和热交换器的类型。K换热器的平均总传热系数，w/(m2k)S换热器总传热面积，m2t-换热器隔墙两侧流体的平均温差逆流和平行流的平均温差Tm称为对数平均半径。当T2/T12时，可用(T2T1)/2代替对数平均温差。13.在分隔壁换热器的换热操作中，壁温总是接近对流换热系数较大一侧的流体温度。14.强化传热的方法包括2.粒子等效直径的三种表达式。等体积当量直径：颗粒的等体积当量直径等于颗粒的体积。发展颗粒的等体积当量直径，m；v-颗粒体积，m3。等比表面积的当量直径：和等于非球形颗粒比表面积的直径是颗粒等比表面积的当量直径。颗粒等比表面积的当量直径，m；等于非球形颗粒表面积的等表面积当量直径：的直径是颗粒的等表面积当量直径。3.床层空隙率的概念及其影响因素。空隙率与颗粒形状、颗粒尺寸分布、颗粒直径与床直径之比以及床的填充方式有关。4.1.3颗粒床的特性大量固体颗粒堆积在一起形成颗粒床。粒子的固定床也称为固定床。对通过床的流体流动有重要影响的床特性是：床中颗粒之间的空隙体积与整个床体积之比称为空隙比。1.床空隙率4.影响床层压降的因素有三个，即操作因素U、流体物理性质和、床层特性和A。在所有这些因素中，影响最大的是床层空隙率。流经一组