4外部非稳态传热、内部非稳态传热
5被组织吸收重新回到原来的状态、常常就分离出来,成为汁液而流失、流失液则越多
三 简答
1制冷方式有:空气压缩式制冷、蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷均属于机械压缩制冷,而融解与溶解式制冷、固体升华制冷和液化气体制冷则属于非机械压缩制冷。
2若使卡诺循环逆向进行,则其压—容图和温—熵图上的方向与卡诺循环的相反,称为制冷循环,这即为制冷机的工作原理,是制冷技术的理论基础。逆卡诺循环是由四个可逆步骤组成,即两个等温过程(膨胀、压缩)和两个绝热过程(膨胀、压缩)。
3食品冻结过程中的温度分布为:外部传热的推动力是食品表面与冷冻介质的温度差。食品表面温度总的趋势是在温度差的作用下持续降低,传热推动力也随之逐渐减小。而在实际操作中,食品表面温度是不断变化的,且温度差直至冻结结束也不会缩小到可以忽略。这是因为表面传热温差与内部传热温差在整个冻结过程中是不断变化、密切相关的,且温度差消失的过程是极为缓慢的。
内部传热的推动力是食品表层与内部的温度差。冷冻开始时,食品中各部分的温度可视为均匀一致,当食品表面降温后,食品内部与表面形成了温度梯度,内部的热量逐渐向表面移动,使内部温度不断降低。
4水的冻结过程:水冻结成冰的一般过程是先降温达过冷状态,而后由于体系达到了热力学的成核条件,水将在冻结温度下形成冰晶体。
食品的冻结过程:各类食品都有一个初始的冻结温度,称为食品的初始冻结点,习惯上称食品的“冰点”。食品在冷冻过程中,由于食品中往往含有大量的水分,因此,当温度不断下降至冻结点后,食品中的水分将发生冻结,这一过程与水冻结成冰的过程大致相似。但由于食品可以被看成是由固体成分与水分构成的溶液体系,食品中的水分是作为溶液中的溶剂存在的,因此食品的冻结过程又有着自身的特点。根据溶液的依数特性,其初始冻结温度总是比纯水的冰点要低。食品中的水分含量和存在状态与食品的冻结点有密切的关系。一般而言,同一种食品的冻结点与其含水量呈正相关。
5、(略)
6食品冻结的方法有:空气冻结法,由于空气的热导率低,导热性能差,加之与食品间的换热系数小,从而食品冻结所需的时间较长。但空气资源丰富,对食品和机械材料无不良影响,所用设备也较为简单,因此用空气作介质进行食品冻结仍是目前应用最为广泛的冻结方法;间接接触冻结法,对于固态物料,可将其冻结成平板状、片状、颗粒状,有的也可冻结成物料原形单体。对于液态物料,通过与冷壁紧密接触换热,冻结成半融状态;直接接触冻结法,基于直接接触冻结法的特殊性,特别是对未加包装的食品的冻结,要求冷冻工质无毒、无异味和使用安全,对食品的性质、成分、色泽等不产生影响。
7转筒式冻结装置,这是一种较新型的接触式连续化的冻结装置。其主体为一可旋转圆筒,由不锈钢材料制成。转筒内部空间供制冷剂直接蒸发或载冷剂通过而制冷降温,其外表面则成为冷壁,与物料进行热交换,使物料冻结。转筒的转速可根据食品冻结所需时间进行调节。
冻结装置工作时,食品物料呈散开状由入口被送至转筒表面,由于转筒表面温度很低,
食品立即被冷冻粘结在转筒上面,进料传送带再对其施加一定压力,使之与转筒更好地接触。转筒每旋转一个周期,即完成一次冻结过程。当冻品转到进料传送带下方的处时被刮刀刮下,落在出料传送带上被输送到包装生产线,完成连续化的冻结生产。该装置的特点是占地面积小,结构紧凑,冻结速度快,损耗小,生产效率较高。
第八章 蒸发
一、名词解释
1、将溶液加热至沸腾,溶剂部分汽化,从而将溶质浓缩的单元操作
2、蒸发操作的一种。特点是几个蒸发器连接起来操作,前一蒸发器内蒸发时所产生的二次蒸汽用作后一蒸发器的加热蒸汽。可以节约加热蒸汽。每一蒸发器称作一效。 3、热流体的温度与冷流体在该压强下沸点的差值
二、填空
1 高、沸点升高 2 溶质、溶剂
3 加入物料、引出二次蒸气
4 沸点升高、静压效应、管路阻力 5 操作压强、溶液沸点 6 总传热系数、传热温差 7 液层有气泡、液体流速过高 8 温差损失、二次蒸汽的汽化热 9 并流、逆流、平流、混流
10 下降、下降、放出潜热、上升、下降
三、简答
1、 对单效蒸发器作物料的热量衡算,得DH?Fh0?WH??(F?W)h1?Dhw?QL
WH??(F?W)h1?Fh0?QL D?H?hw式中D——加热蒸气的消耗量,kg/h、H——加热蒸气的焓,kJ/kg、h0——原料液的焓,
kJ/kg、H’——二次蒸气的焓, kJ/kg、h1——完成液的焓, kJ/kg、hw——冷凝水的焓,kJ/kg QL——热损失, kJ/h
若加热蒸气的冷凝液在蒸气的饱和温度下排除,则H-hw=r
则上式变为D?WH??(F?W)h1?Fh0?QL
r式中 r——加热蒸气的汽化热,kJ/kg 2、(略) 3、(略)
四、计算
1、 进料速度2511kg/h
2、 加热蒸气耗量11040.7kg/h 3、 (1)加热蒸气耗量2207.2kg/h
(2)传热面积18.9m2 4、(1)蒸发量1333.3kg/h
(2)加热蒸气消耗量1592.6kg/h 5、(1)蒸发量3024kg/h (2)浓缩液量6048kg/h (3)传热面积150 m2
6、 (1)传热面积174.9m2 (2)蒸气耗量9280.7kg/h
2
7、 总传热系数679.0W/m?℃ 8、(略)
第九章 传质原理与吸收
一、名词解释
1. 吸收:根据混合气体各组分在液相中溶解度的不同而将其分离的单元操作
2. 对流传质:(1)是湍流主体的涡流扩散和相界面附近的分子扩散的总称;(2)发生在运动着的流体与相界面之间的传质过程
3 扩散系数:即分子扩散系数,物质的特性常数之一,同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。
4. 液膜控制:对于难溶气体,传质阻力主要集中在液膜一侧,此时吸收为液膜控制.
5. 分子扩散:(1)依靠分子的热运动而进行的扩散。主要发生在\静止\的或作层流流动的流体中;(2)简称为扩散,是在一相内部有浓度差异的条件下,由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。
6. 涡流扩散:在有浓度差时,凭籍流体质点的湍动和涡流而传递物质的现象
二、填空
1 液相平衡分压、吸收 2 相平衡、液气比 3 不变、减少、不变
4 大于、上方、增大、远离、增大 5 减少、靠近
6 Na=kC(p-pi)、Na=KC(p-pe) 7 27
三、选择 1 B 2 A 3 B
4 B 5 C 四、简答
1 (1)以p?p*表示总推动力的吸收速率方程式:
令p*为与液相主体浓度C成平衡的气相分压,p为吸收质在气相主主体中的分压,若吸收系统服从亨利定律,或在过程所涉及的浓度区间内平衡关系为直线,则p*?根据双膜理论,相界面上两相互成平衡,则:pi?C HCi H将上两式分别代入液相吸收速率方程式NA?KL(Ci?C)得:
NA?KLH(pi?p*)或
NA?pi?p*?① KLHNA?p?pi?② KG气相速率方程式NA?KG(p?pi)也可改写成
①+②得N(A11?)?p?p* KLHKG令
111?? 则NA?k(?③ gp?p*)kgKLHKG(p?p*)为总推动力的吸收速率方程式,也可称为气kg:气相总吸收系数;③即为以
相总吸收速率方程式。
(2)以C*?C表示总推动力的吸收速率方程式
以C*代表与气相分压p成平衡的液相浓度,若系统服从亨利定律,或在过程所涉及的浓度范围内平衡关系为直线,则:p?若将N(AC*C,p*? HH11?)?p?p*两端皆乘以H,可得: KLHKGN(A1H?)?c*?c KLKG令
1H1?? 则:NA?kL(c*?c),kL:液相总吸收系数 KLKGkLc*?c为总推动力的吸收速率方程式,也可称为液相总吸收速率方程式,总系数kL的
倒数为两膜总阻力。
(3)以Y?Y*表示总推动力的吸收速率方程式
在吸收计算中,当溶质浓度较低时,通常以摩尔比表示浓度较为方便。若操作总压强为P,根据分压定律可知吸收质在气相中的分压为:
P=Py,又y?YYY*,故p?P,同理:p*?P 1?Y1?Y1?Y*式中r*为液相浓度X成平衡的气相浓度。将此两式代入NA?k( gp?p*)则NA?k(gpkgpYY*?p),即NA?(Y?Y*) 1?Y1?Y*(1?Y)(1?Y*)kgp,则NA?KY(Y?Y*) KY:气体总吸收系数
令KY?(1?Y)(1?Y*)(4)以X*?X表示总推动力的吸收速率方程式
令液相浓度以摩尔比X表示,与气相浓度Y成平衡的液相浓度以X*表示,因为Ci=Cx,又x?XXX*,故Ci?C,同理C*?C 1?X1?X1?X*X*X?C) 将上两式代入NA?kL(c*?c),则NA?kL(C1?X*1?X即NA?kLc(X*?X)
(1?X*)(1?X)令
kLc?KX,则NA?KX(X*?X),KX为液相总吸收系数。
(1?X*)(1?X)使用范围:因推导吸收速率方程式时,都是以气液浓度保持不变为前提的,因此只适合于描
述定态操作的吸收塔内任一截面上的速率关系,而不能直接用来描述全塔的吸收速率。 2. Fick定律,即JA??DABdCA DZJA.:物质A在Z方向上的分子扩散通量
dCA:物质A的浓度梯度 DZDAB:物质A在介质B的分子扩散系数
3. 吸收过程进行的方向与限度取决于溶质在气液两相中的平衡关系。当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时,溶质便由气相向液相转移,即发生吸收过程。压力相差越大,过程的推动力越大,随着吸收过程的进行,实际分压与溶质分压相差越来越小,过程的推动力也越来越小。当气相中溶质的实际分压等于与液相成平衡的溶质分压时,吸收过程的推动力由气相向液相转移的溶质与由液相向气相转移的溶质数量相等,达到动态平衡,吸收过程结束。