食品工程原理下模拟题gbpl.docx

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1、1 在传传质理论论中有代代表性的的三个模模型分别别为 双膜理理论 、 溶质渗渗透理论论 、表面更更新理论论2一般来来说,两两组份的的等分子子反相扩扩散体现现在精馏馏 单单元操作作中,而而A组份通通过B组份的的单相扩扩散体现现在 吸收 操作作中。3分子扩扩散中菲菲克定律律的表达达式为_,气气相中的的分子扩扩散系数数D随温温度升高高而_增大大_(增大大、减小),随随压力增增加而_减减小_(增增大、减小)。4吸收收操作中中,若操操作温度度升高,其其他条件件不变,则则吸收操操作分离离能力 减小小 。5对于于同一种种溶质,溶溶解度随随温度的的升高而而减小,加压和降温对吸收操作有利,升温和减压 有利于脱吸

2、操作。 6Fiick定定律表明明,分子子扩散通通量与组组分在扩扩散方向向上的浓浓度梯度度成正比比,其比比例系数数叫做 分分子扩散散系数 。7实现现精馏过过程的必必要条件件是 塔顶有有回流 和 塔底底有加热热蒸汽产产生 8某精精馏塔在在操作时时,加料料热状态态由原来来的饱和和液体进进料改为为冷液进进料,且且保持FF,xF,R,D不变,则则此时xxD增加,xW减少,V不变,L/VV不变。9.多级级逆流萃萃取操作作,减少少溶剂用用量,完完成规定定的分离离任务所所需的理理论级数数 增增大 。10.物物料中除除去自由由水分外外的那部分水水分为自自由水分分,不可用用干燥方方法除去去11.液液液萃萃取操作作

3、中,操操作温度度升高,不利于分分离的进进行。12. 物料粉粉碎时所所受到的的作用力力包括、 、和三种。13.粉粉碎操作作方法包包括、 、和四种。14.根根据双膜膜理论,当当被吸收收组分在在液相中中溶解度度很小时时,以液液相浓度度表示的的总传质质系数近近似等于于液相传传质分系系数 。15.平平衡湿含含量是区区分可除除水份与与不可除除水份的的分界点点.16.恒恒定干燥燥条件下下,恒速速干燥阶阶段物料料的表面面温度为为 空气湿湿球温度度 。17.已已知SOO2水溶液液在三种种温度tt1、t2、t3下的亨亨利系数数分别为为E1=0.00335attm、E2=0.0111atmm、E3=0.006625

4、aatm,则则t1t3t2.18萃萃取剂加加入量使使原料和和萃取剂剂的和点点M位于于 溶解度度曲线之之下方区区时,萃萃取操作作方可进进行。19.某某二元理理想混合合物,其其中A为为易挥发发组分。液液相组成成xA为为0.44的泡点点t1液相组成成yA为0.44的露点点。1 开开路粉碎碎与闭路路粉碎在在工艺流流程上有有何不同同?各有有何优缺缺点?答:1)开开路粉碎碎操作中中,被粉粉碎物料料仅一次次进出粉粉碎机,没没有重复复的路径径;闭路路粉碎系系统是由由粉碎机机和分级级器组合合而成,被被粉碎物物料在粉粉碎机内内部分粉粉碎后进进入分级级器进行行分离,已已达合格格粒级的的物料先先离开系系统进入入产品收

5、收集器,而而较大粒粒级的颗颗粒则返返回到粉粉碎机给给料口,再再次进行行粉碎。也也就是说说,在闭闭路粉碎碎流程中中,被粉粉碎物料料可在粉粉碎-分级的的循环回回路中连连续多次次地进行行粉碎,直直至达到到合格粒粒级。2)开路路粉碎的的优点:设备单单一(没没有辅助助设备),工工艺简单单,调节节管理方方便。缺缺点:不不能及时时地分出出合格的的细粒级级产品,粉粉碎效率率较低,尤尤其当所所用粉碎碎机不具具备自行行分级性性能时,产产品的粒粒度分布布幅度大大,其中中既含某某些过粉粉碎的颗颗粒,也也含有粒粒级过大大的颗粒粒,且动动力费用用较大。闭路粉碎碎的优点点:可及及时地分分出合格格的细粒粒级物料料,原料料不在

6、机机内长时时间停留留,可防防止过粉粉碎,并并减轻颗颗粒的团团聚,粉粉碎效率率较高,且且动力费费用较少少。缺点点:除粉粉碎机外外,必须须设置分分级机以以及联络络两机的的输送管管路等辅辅助设施施,占用用场地较较大。2球磨磨机、振振动磨及及搅拌磨磨在粉碎碎过程中中有哪些些异同点点?答:球磨磨机、振振动磨及及搅拌磨磨都属于于实施研研磨介质质粉碎的的常用设设备,都都是利用用球形或或棒形研研磨介质质对颗粒粒状物料料施加冲冲击、研研磨、摩摩擦、剪剪切等作作用达到到粉碎目目的。不同的是是:球磨机是是靠磨机机筒体旋旋转带动动研磨介介质及物物料一起起运动,在在离心力力、摩擦擦力以及及重力的的作用下下,研磨磨介质及

7、及物料重重复出现现先被提提升到一一定高度度,再纷纷纷作抛抛物线下下落的运运动状态态,物料料时而受受到介质质的磨剥剥作用,时时而受到到介质的的强烈冲冲击作用用而被粉粉碎;振动磨是是利用快快速振动动的筒体体强制筒筒体内的的研磨介介质及待待磨物料料作高频频振动,使使研磨介介质及物物料之间间产生强强烈的冲冲击、摩摩擦、剪剪切等作作用,从从而达到到粉碎目目的;搅拌磨的的主体既既不做圆圆周运动动,也不不产生剧剧烈的振振动,它它主要通通过搅拌拌器以转转动的形形式将动动能传递递给研磨磨介质与与物料,使使它们作作不规则则的运动动,物料料受到研研磨介质质强烈的的研磨、挤挤压和剪剪切等作作用而达达到粉碎碎目的。3

8、JA与NNA的区别别是什么么,在什什么情况况下两者者一致?答:JAA表示由由分子扩扩散方式式所传递递的A物质的的速率,而NA表示某一截面上A物质的净传质速率,在分子扩散中它包括分子扩散、主体流动造成的总效果。 如果是对对流传质质情况NNA则受分分子扩散散、涡流流扩散等等因素影影响,由由于此时时分子扩扩散传质质效果远远远小于于涡流扩扩散效果果,NA大小主主要取决决涡流扩扩散的传传质效果果影响。在在分子扩扩散中,无无主体流流动时,即即等摩尔尔扩散情情况下JJA=NA,即某某一截面面上净传传质完全全由分子子扩散决决定。 4试叙叙述分子子扩散中中主体流流动产生生的原因因及其对对扩散过过程的影影响,在在

9、什么情情况下可可不考虑虑主体流流动的影影响,为为什么?答:以双双组分混混合气体体通过液液膜的吸吸收为例例,其中中A为传递递组分,B为惰性组分,气相中A被液体吸收;在气液界面附近的气相中,有组分A向液相溶解,其浓度降低,分压力减小。因此,在气相主体与气相界面之间产生分压力梯度,界面附近的气相总压力比气相主体的总压力稍微低一点,将有A、B混合气体从主体向界面移动,称为整体移动,由此带来的扩散速率用NM表示,对双组分体系NM=NAM+NBM,A的净传质速率:NA=JA+NAM,比单纯分子扩散NA=JA时高。总压不变,无主体流动时,NA =JA,等摩尔扩散属这种情况。5.对于于一种液液体混合合物,根根

10、据哪些些因素决决定是采采用蒸馏馏还是萃萃取方法法进行分分离?答:当原原料液中中组分的的相对挥挥发度接接近于“1”或者形形成衡沸沸混合物物,例如如芳烃于于脂肪烃烃的分离离,用一一般蒸馏馏方法不不能实现现分离或或所需理理论板数数相当多多很不经经济,而而用萃取取的方法法较为有有利。溶质组分分在混合合液中浓浓度很低低且为难难挥发组组分,采采用蒸馏馏的方法法需将大大量稀释释剂气化化,热量量消耗很很大,则则采用萃萃取的方方法较为为有利。混合液中中有热敏敏性组分分,采用用萃取的的方法可可避免物物料受热热破坏。6.分配配系数kkA1,说说明所选选择的萃萃取剂不不适宜?如何判判断用某某种溶剂剂进行萃萃取分离离的

11、难易易与可能能性?答:分配配系数表表达了某某一组分分在两个个平衡液液相中的的分配系系数。A值愈大大,萃取取分离的的效果愈愈好。分分配系数数kA11,即说明明所选择择的萃取取剂不适适宜。一般情况况下,BB在萃余余相中浓浓度总是是比在萃萃取相中中的高,即即B/A11,所以以萃取操操作中,值均应大于1。值愈大越有利于组分的分离;若=1时,则有yB / y A= B/A或k A= k B,萃取相和萃余相在脱溶剂S后溶质将具有相当的组成,并且等于原料液的组成,故无分离能力,说明所选择的溶剂是不适宜的。萃取剂的选择性高,对于一定的分离任务,可减少萃取剂用量降低回收溶剂操作的能量消耗,并且可获得高纯度产品。

12、1.在一一干燥器器中干燥燥某湿物物料,每每小时处处理湿物物料10000kkg,经经干燥后后物料的的含水量量由400%减至至5%(均均为湿基基含水量量),干干燥介质质为3773K,1101.3kPPa的热热空气,其其中所含含水汽的的分压为为1.00kPaa,空气气在3113K及及相对湿湿度700%下离离开干燥燥器。水水在3113K时时的饱和和蒸汽压压可取为为7.44kPaa,试求求:水分蒸发发量W(kg/s) 干燥器进进出口处处的空气气的湿度度H1和H2 干燥器所所需要的的湿空气气量L(kgg湿空气气/s)干燥产品品量G22 答:(11)W=Gc(X1-X2) G=10000kgg/h=0.22

13、78kkg/ss Gcc=0.2788(1-0.44)=00.1667kgg/s X11=w1/(11-w11)=00.4/(1-0.44)=00.6667kgg/kgg绝干料料 X22=w2/(11-w22)=00.055/(11-0.05)=0.0533kg/kg绝绝干料 W=GGc(XX1-X2)=00.1667(00.6667-00.0553)=0.110255kg/s(2)HH1=0.6222p/(P-pp)=00.6222*11/(1101.3-11)=00.00062kkg/kkg干空空气 H22=0.6222pss/(PP-pps)= 0.6622*0.77*7.4/(1011

14、.3-0.77*7.4) =0.03335kgg/kgg干空气气(3)LL=W/(H22-H1)=00.10025/(0.03335-00.00062)=3.76kkg干空空气/ s L=L/(1+H1)=33.766*(11+0.00662)=3.7783 kg湿湿空气/ s (4)GG2=GC(1+w2)=00.1667*(1+00.055)=00.1775kgg/s=6300kg/h2.拟用用一连续续操作的的单效蒸蒸发器,将将90000kgg/h的盐盐溶液由由1.00%浓缩缩至1.5%(质量百百分数),进料料温度为为40,蒸发发室为常常压操作作,常压压下水的的蒸发潜潜热为222588.4

15、kkJ/kkg。加加热的饱饱和水蒸蒸汽温度度为1110,该温度度下的蒸蒸发潜热热为22205.2kJJ/kgg。传热热系数KK=17700WW/m22。试计计算:(1)蒸蒸发水量量,(22)浓缩缩液量,(3)生蒸汽量(4)所需传热面积。由于是稀溶液,假设溶液沸点和水相同, 料液比热cp值近拟等于纯水的cp值,cp=4.174kJ/kg,忽略热损失。答: 蒸蒸发室压压力为常常压时蒸发水量量WF(1w0/w1) 90000(110.001/00.0115) 30000kgg/h浓缩液量量FW900003000060000kgg/h传热速率率FFCp(t1t0)W rr(90000/36000)4.

16、1174(1000-400)+330000/3660022558.4425008 kkW生蒸汽量量DF /r25008/222055.2 1.114kgg/s41000kgg/h所需传热热面积AAF /(Kt) 250081103/(117000(11101000) 1477.5mm23.用一一精馏塔塔分离某某二元理理想混合合物,进进料量为为2000kmool/hh,其中中易挥发发组分的的摩尔分分率为00.5,进进料为饱饱和液体体,塔顶顶采用全全凝器且且为泡点点回流,塔塔釜用间间接蒸汽汽加热。已已知两组组分间的的平均相相对挥发发度为22.0,精精馏段操操作线方方程为,塔塔底产品品中易挥挥发组分

17、分的摩尔尔分率为为0.005,试试求:(1)操操作回流流比、塔塔顶产品品中易挥挥发组分分的摩尔尔分率;(2)塔塔顶产品品的流量量和塔顶顶产品中中易挥发发组分的的回收率率;(3)精精馏段的的气相流流量、提提馏段的的液相流流量(kkmoll/h);(4)提提馏段操操作线方方程;(5)塔塔顶第22块理论论板上升升蒸汽的的组成;答:1、 R=, 2、3、4、5、4.某精精馏塔分分离A,B混合液液,料液液为含AA和B各为500%的饱饱和液体体,处理理量为1100 kmool/hh,塔顶顶、塔底底的产品品量各为为50 kmool/hh,要求求塔顶组组成xD=0.9(摩摩尔分率率),取回回流比RR为5,间接

18、接蒸汽加加热,塔塔顶采用用全凝器器,试求求:(1) 塔底产品品组成;(2) 塔顶全凝凝器每小小时冷凝凝蒸汽量量;(3) 蒸馏釜每每小时产产生蒸汽汽量;(4) 提馏段操操作线方方程式;(5) 相对挥发发度=3,求求离开第第二块板板的上升升蒸汽的的组成。答:(11)FxxF=DxD+WxW, 11000.55=5000.9+550xW,xW=0.1(2)VV=(R+1)D=(55+1)500=3000 kkmoll/h(3)饱饱和液体体进料,q=1 V=V-(1-q)F=300-0=300 kmol/h(4)LL=L+qF=RD+F=550+1000=3550 kkmoll/hym+11=Lxm/

19、V-WxW/V=3350xxm/3300-500.11/3000=11.1667xm-00.01167(5)=3, 相平衡衡方程为为:y=3x/(1+2x)x1=yy1/(a-(a-1)y1)=00.9/(3-200.9)=0.75,代入上上式:y2=RRx1/(R+1)+xD/(R+1)=0.7755 5.在225下以水水(S)为为萃取剂剂从醋酸酸(A)与与氯仿(BB)的混混合液中中提取醋醋酸。已已知原料料液流量量为10000kkg/hh,其中中醋酸的的质量百百分率为为35%,其余余为氯仿仿。用水水量为8800kkg/hh。操作作温度下下,E相相和R相相以质量量百分率率表示的的平均数数据列于

20、于本例附附表中。试试求:(11)经单单级萃取取后E相相和R相相的组成成及流量量;氯仿层(R相)水层(EE相)醋酸水醋酸水00000999000099116677713882511073669177722288441124855825772415550118347712766552005055631111320087933494412533934116100034788723228425516554255016550答:(11)两相相的组成成和流量量 根根据醋酸酸在原料料液中的的质量百百分率为为35%,在AAB边上上确定FF点,联联结点FF、S,按F、S的流量量用杠杆杆定律在在FS线上上确定和和点M。因为E相相和R相相的组成成均未给给出,需需借辅助助曲线用用试差作作图法确确定通过过M点的联联结线EER。由由图读得得两相的的组成为为:PABSFSMRREEE相yAA=277%,yB=1.5%,yS=711.5%R相xAA=7.2%,xB=911.4%,xS=1.4%依总物料料衡算得得:M=F+SS=10000+8000=18800kkg/hh由图量得得:RMM=455.5mmm EMM=733.5mmm求E相的的量,即即R=ME=1880011114=6686kkg/hh

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