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.单位运行与三大电气理论的概念和关系。不同食品的生产工艺适用不同的物理加工工艺，根据它们的操作原理，可以概括为流体输送、搅拌、沉淀、过滤、热交换、冷冻、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等广泛使用的基本工艺。这些基本物理过程称为单元操作动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，因此流体流动过程也称为动量传递过程。遵循流体流动基本规律的单位运行可以用动量传递理论进行研究。加热或冷却：物体的过程也称为物体的传热过程。遵循传热基本规律的单位操作都可以用传热理论进行研究。:两相物质的质量传递过程是质量传递。遵循物质传递基本规律的单位操作都可以利用质量传递理论进行研究。单位工作与三次传递的关系“三前理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三前理论”的具体应用。同时，“三战理论”和单元操作也是食品工程技术理论和实践的基础粘度的概念和牛顿的内部摩擦(粘性)定律。牛顿粘性定律的数学表达，遵循该定律的流体称为牛顿流体。比例系数，其值取决于流体，流体的粘度越大，其值越大。因此，称为粘性系数或动态粘度，简称为粘度理想流体的概念和重要性。理想流体的粘度为零，没有内摩擦。理想流体的假设给工程研究带来了便利。4.热系统：指由周围边界限定的空间内的所有物质。边界可以是真实的，也可以是虚拟的。边界限定的空间外部称为外部世界。5.稳定流：每个剖面中与流体相关的参数(如流速、质量属性、压力)因位置而异，并且不会随时间变化。6.流体在两个截面之间的管道内流动时，流动方向从总能量较大的截面流向总能量较小的截面。如果7.1公斤以上的流体在管道内稳定流动，无需进一步工作，伯努利方程的物理意义是总机械能守恒，其他形式的机械能可以相互转换。8.实际流体和理想流体的主要区别在于实际流体具有粘度，实际流体伯努利方程和理想流体伯努利方程的主要区别在于实际流体伯努利方程具有电阻损失项。P1/ gz1 u12/2=p2/ gz2 u22/2伯努利方程的三种表述P1/ g z1u12/2g=p2/ z2u2/2gP1 gz1 u12/2=p2 gz2 u22/29.管道内稳定流动连续性方程：在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的横截面面积成反比。截面面积越大，流速越小，反之亦然。对于圆形管道，管道中未压缩流体的流速与管道内径的平方成反比。10.影响雷诺相容性和流体流动类型的因素：u，d，越大，越小，越容易从层流转变为湍流。以上四个要素组成的复合组dura/是判断流体流动类型的指南。Re 2000稳定层流区2000 Re 4000从层流向湍流过渡区域Re 4000湍流区域11.根据伯努利方程，等轴测管道的水头损失是管道两端的压力差。12.布拉谢公式(Re大于4000):12.流体湍流流动时的速度分布由层流内部、缓冲层和湍流中心三层组成。10.流体在光滑的管内流入湍流时，摩擦系数与Re和/d相关。如果是完全湍流(阻力平方面积)，则仅与/d相关。13.阻力和等效长度的组合使用13.管路计算的目的是确定流量、管道直径和能量之间的关系。管道计算包括两种类型：基于设计的计算和基于操作的计算。管道计算是连续性方程、伯努利方程、摩擦阻力计算3式的具体应用。14.流体通过平行管道系统时遵循的原则是，每个平行管道段的压降相等，主总流速等于每个平行管道段的总和。15.离心泵叶轮可以根据是否有挡板分为封闭、半封闭、开放。离心泵可以被叶轮分成一排，分为单级泵、多级泵。16.在离心泵中多使用后屈曲叶片是因为为了运输液体，得到了水压头。17.离心泵启动前必须给泵充电。否则会发生气体连接现象。离心泵的安装高度必须小于允许的安装高度，否则会发生汽蚀现象。18.离心泵容易引起空气腐蚀的原因是液体温度太高。管道阻力太大。流体沸点低。19.离心泵的工作点是泵的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通过安装适合排放管线的控制阀来改变离心泵的速度或改变叶轮的外径。21.离心泵的汽蚀馀额减少，防止汽蚀的能力增加。离心泵的有效功率小于轴向功率的原因。轴功率表示从泵轴获得的功率。泵的轴向力必须大于液体实际获得的有效功率，因为有容积损失、水力损失和机械损失体积损失是由泵泄漏引起的。离心泵在运转过程中有高压液体，通过叶轮和泵壳之间的间隙流入进气口水压损失是流体通过叶轮、泵壳时流速大小和方向发生变化并产生冲击而产生的能量损失。机械损失是泵运行时轴承、轴密封装置等机械零件接触时，由于机械摩擦而消耗部分能量。泵速度表示离心泵、旋转泵的泵轴的速度或往复泵曲轴的速度，单位为r/min23.正排量泵的流量与泵头和管道无关，不能简单地调整为调节排放线的阀门。正排量泵的流量调节方法有两种。一个是回路调整。一种是更改曲轴的行程大小。24.泵的特性曲线：特性曲线：在固定速度下离心泵基本性能参数(流量、压力头、功率和效率)之间的关系曲线。高光：属性曲线以固定速度测量，并且仅适用于该速度，因此属性图形显示速度n的值。图形中有三种曲线H-q曲线N-q曲线-q曲线H-q曲线表示流体在特定速度下通过离心泵获得的能量和流动的关系，是最重要的特性曲线。P-q曲线表示泵流量q与轴向功率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，必须关闭出口阀-q曲线最大值对应于效率的最高点。泵在与此点对应的压力头和流量上工作效率最高，因此这是离心泵的设计点。第二章热电傅里叶定律是热传导的基本定律，其表示法Q-热流密度，简单传热速度，w/m2-热传导率区域，即垂直于热流动方向的表面积，k/m-比例系数，导热系数，w/m.kQ -热流密度，w/m2-导热系数(或导热系数)，w/m.k表达式中的负号表示热流方向和温度拔模方向相反。傅里叶定律傅里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。相容性名称符号意义NusseltNu=L/表示对流换热系数的准数值雷诺合规(Reynolds)Re=鲁/确定流动状态的小时数遵守计划(Prandtl)Pr=cp/指示物理影响的遵从性格拉什霍夫准(Grashof)Gr= g tl3 2/ 2表示自然对流影响的准数1.传热的概念：传热是由温度差引起的能量移动。热量总是自动从高温区域传递到低温区域。传热是自然界普遍存在的物理现象，在工程技术、工业生产和日常生活中得到广泛应用。传热在食品工程中的应用：在食品加工过程中，温度控制、杀菌工艺和各种单位操作(如蒸馏、蒸发、干燥、结晶等)对温度有一定要求。传热的基本方法及特性。导热体的不同部分之间不会发生相对位移，分子、原子和自由电子等微小粒子的热运动产生的传热称为热传导热对流流体各部分之间相对位移引起的传热过程称为热对流。热对流只能在流体中发生，只有热对流，有两种方法。强制对流是由外力(例如泵、风扇或搅拌)引起的对流，称为强制对流自然对流。这是因为不同流体的温度不同而产生的密度差异，导致流体产生相对位移，这种对流称为自然对流热辐射的原因引起的电磁波的空间内传输称为热辐射。任何物体都可以在没有任何介质的情况下以电磁波的形式发射热量。任何物体只能在绝对零度以上发射辐射，但只有物体温度高时，热辐射才能成为主要的传热形式。4.在食品生产中，材料通常在热交换器内加热或冷却时，向其他流体输送热量或带走，这种流体称为载体热体。5.热传导：物体各部分之间不会发生相对位移，只有分子、原子、自由电子等微小粒子的热运动所产生的传热称为热传导。6.傅里叶定律的负号表示热流方向和温度梯度方向相反。7.对流传热：流体流动过程中发生的传热现象，根据流体粒子的运动进行传热，与流体的流动情况密切相关。8.影响对流换热系数的因素的流体状态、流体的物理特性、流体的运动状态、流体对流状态、传热表面的形状、位置和大小等9.对流换热系数相关性中拟数的符号和意义。数值上与单位温差、单位传热区域的对流换热速度(W/(m2)相同，反映了对流换热的速度。阿尔法越大，对流换热越快。10.蒸汽冷凝有两种方法：膜冷凝和液滴冷凝。膜状冷凝：冷凝液可以润湿壁面，形成完整的液膜。冷凝液膜是整个冷凝过程中的主要热阻水滴凝结：当凝结水不湿冷的壁面时，由于表面张力的作用，凝结水在壁面形成大量的水滴，沿壁落下时，这种冷凝称为水滴凝结。11.冷却、热流体通过壁两侧的传热过程包括三个阶段，其中热流体通过对流方式将热传递到管道壁，热通过热传导从管道壁的一侧传递到另一侧，而传递到另一侧的热通过对流方式传递到冷却流体。l非冷凝气体的影响：在蒸汽冷凝时，非冷凝气体在液膜表面形成薄膜层，从而提高传热阻力，降低冷凝对流换热系数。l蒸汽流速和流量影响：l冷却壁高度和放置：l流体物性：凝结水的密度越高，粘度越小，液膜厚度越小，a越大。影响冷凝传热的因素：12.整体传热系数k的值取决于流体的质量属性、传热过程的运行条件和换热器的类型。K换热器的平均总传热系数，w/(m2k)S换热器的总传热面积，m2T-换热器壁两侧流体平均温差逆流和回流的平均温度差 TM称为对数平均半径。可以使用T2/T12代替对数平均温差。13.在中壁换热器传热工作中，壁温总是对流换热系数较大一侧的流体温度接近。14.提高传热的方法包括增加传热面积、降低加热介质温度、提高平均温差、降低传热阻力。15.在空气-蒸汽间壁传热过程中，使用空气流速增加法提高传热速度是最合理的。蒸汽冷凝的热阻由液膜厚度决定。第四章粒子和流体之间的相对运动1.单个粒子的特性主要是粒子的大小、形状和表面积。表示粒子等效直径的三种方法。等体积等效直径：粒子的等体积等效直径与相应粒子的体积相同。dev-粒子等效直径，m；V-粒子的体积，m3。等比表面积等效直径：和非球形粒子的比表面积相同的直径是对应粒子的等比表面积等效直径。Dea -粒子的等比表面积等效直径，m；等表面积等效直径：与非球形粒子表面积相同的直径是对应粒子的等表面积等效直径。床层空位率的概念和影响因素。孔隙度的大小与粒子形状、粒子大小分布、粒子直径与床直径的比率、床填充方式等有关。4.1.3颗粒床特性很多固体颗粒堆积形成颗粒床层。静态颗粒床也称为固定床。流体通过床层流动的重要影响的床层特性是：床层上粒子之间的空隙体积与整个床层体积的比率称为空隙率。1.床层的空隙率4.影响床层叠下降的因素有三个：工作因素u、流体物性和、床特性和a。所有这些因素