2025年大学大三（食品科学与工程）食品工程原理试题及答案

2025年大学大三（食品科学与工程）食品工程原理试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项前的字母填在题后的括号内。(总共8题，每题5分)1.以下关于流体流动的说法，正确的是（）A.层流时，流体的流速分布呈抛物线状B.湍流时，流体的流速分布均匀C.雷诺数越大，流体越容易发生层流D.流体在管道中流动时，管壁处流速为零，中心处流速最大2.某食品物料在干燥过程中，其干燥速率曲线如图所示。以下关于干燥过程的描述，错误的是（）A.AB段为恒速干燥阶段B.BC段为降速干燥阶段C.在恒速干燥阶段，物料表面温度等于干燥介质的湿球温度D.在降速干燥阶段，干燥速率主要取决于物料内部水分的扩散速率3.以下关于传热的说法，错误的是（）A.热传导是依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而传递热量的过程B.对流传热是流体各部分之间发生宏观相对位移而引起的热量传递过程C.辐射传热是物体通过电磁波来传递能量的过程D.热传递的三种基本方式在任何情况下都不会同时存在4.某连续精馏塔，进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5（摩尔分数），塔顶馏出液组成xD=0.95，塔釜釜液组成xW=0.05。则塔顶馏出液的流量为（）A.50kmol/hB.47.37kmol/hC.52.63kmol/hD.60kmol/h5.在食品加工中，经常会用到过滤操作。以下关于过滤的说法，正确的是（）A.过滤是利用多孔性介质将悬浮液中的固体颗粒截留下来，而使液体通过，从而实现固液分离的操作B.过滤介质的孔径越大，过滤效率越高C.过滤操作中，过滤阻力主要来自于过滤介质的阻力D.恒压过滤时，过滤速率随过滤时间的增加而增大6.以下关于蒸发的说法，正确的是（）A.蒸发是将溶液加热沸腾，使其中的溶剂汽化而除去，从而得到浓缩溶液的操作B.蒸发操作中，加热蒸汽的压力越高，蒸发效率越低C.单效蒸发是指溶液在一个蒸发器中进行蒸发的操作D.多效蒸发是指溶液在多个蒸发器中依次进行蒸发的操作，各蒸发器的操作压力相同7.某食品工厂需要将一种粘性液体输送到高处的储罐中。以下输送设备中，最合适的是（）A.离心泵B.往复泵C.齿轮泵D.螺杆泵8.在食品发酵过程中，需要对发酵罐进行通风和搅拌。以下关于通风和搅拌的作用，错误的是（）A.通风可以提供发酵所需的氧气B.搅拌可以使发酵液中的微生物均匀分布C.搅拌可以提高发酵罐的传热系数D.通风和搅拌的强度越大，发酵效果越好第II卷（非选择题共60分）二、填空题（每题3分，共15分）把答案填在题中横线上。1.流体在圆形管道中流动时，其雷诺数的表达式为Re=______。2.干燥过程中，物料表面的水分汽化速率取决于______和______。3.对流传热系数的影响因素主要有______、______、______等。4.精馏塔的理论塔板数可以通过______和______等方法计算。5.过滤操作中，过滤常数K的表达式为K=______。三、简答题（每题7分，共21分）1.简述流体流动的连续性方程及其物理意义。2.简述干燥过程中恒速干燥阶段和降速干燥阶段的特点。3.简述精馏塔的工作原理。四、计算题（每题12分，共24分）1.某流体在管道中流动，管道内径为50mm，流体的流量为10m³/h。已知流体的密度为1000kg/m³，粘度为1mPa·s。求流体的流速和雷诺数，并判断流体的流动类型。2.某连续精馏塔，进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5（摩尔分数），进料热状态参数q=1.2。塔顶馏出液组成xD=0.95，塔釜釜液组成xW=0.05。回流比R=2。求塔顶馏出液的流量、塔釜釜液的流量以及精馏段的操作线方程。五、综合分析题（共15分）某食品工厂要生产一种浓缩果汁，采用单效蒸发设备进行浓缩。已知进料果汁的流量为10m³/h，进料浓度为10%（质量分数），蒸发温度为100℃，加热蒸汽的压力为0.4MPa（绝压），冷凝水的温度为95℃。蒸发器的传热面积为50m²，传热系数K=1000W/(m²·℃)。求：1.每小时蒸发的水分量。（5分）2.加热蒸汽的消耗量。（5分）3.若要提高蒸发效率，可以采取哪些措施？（5分）答案：一、1.D2.D3.D4.B5.A6.A7.D8.D二、1.duρ/μ2.水分汽化速率、传质推动力3.流体的性质、流动状态、传热面的形状和布置4.McCabe-Thiele法、逐板计算法5.2kΔp/（μr）三、1.流体流动的连续性方程为：ρ1u1A1=ρ2u2A2。物理意义是：在稳定流动系统中，流体流经各截面的质量流量相等。2.恒速干燥阶段：干燥速率主要取决于水分在物料表面的汽化速率，物料表面温度等于干燥介质的湿球温度，干燥速率恒定。降速干燥阶段：干燥速率主要取决于物料内部水分的扩散速率，物料表面温度逐渐升高，干燥速率逐渐降低。3.精馏塔的工作原理是：利用混合物中各组分挥发度不同，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而实现混合物的分离。四、1.流速u=4.56m/s，雷诺数Re=228000，流体为湍流。2.塔顶馏出液流量D=47.37kmol/h，塔釜釜液流量W=52.63kmol/h，精馏段操作线方程为