2025年大学（食品科学与工程）食品工程原理基础综合测试卷及评分标准.doc

2025年大学（食品科学与工程）食品工程原理基础综合测试卷及评分标准

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下关于流体静力学基本方程式的说法，错误的是（ ）
A. 表示了静止流体内部压力与位置高度的关系
B. 同一水平面上各点的压力相等
C. 压力随高度的增加而线性减小
D. 适用于不可压缩流体

2. 流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布呈（ ）
A. 抛物线形
B. 直线形
C. 对数曲线形
D. 正弦曲线形

3. 离心泵的扬程是指（ ）
A. 泵实际的升扬高度
B. 泵将单位重量液体升高的高度
C. 泵出口与进口的压力差
D. 泵给予单位重量液体的有效能量

4. 以下哪种传热方式不需要介质（ ）
A. 传导传热
B. 对流传热
C. 辐射传热
D. 都需要介质

5. 对流传热系数的影响因素不包括（ ）
A. 流体的种类
B. 流体的流动状态
C. 传热壁面的形状
D. 系统的总压力

6. 干燥过程中，物料表面温度达到（ ）时，开始出现干燥现象。
A. 露点温度
B. 湿球温度
C. 干球温度
D. 临界含水量对应的温度

7. 以下哪种过滤方式属于深层过滤（ ）
A. 板框压滤机过滤
B. 真空转鼓过滤机过滤
C. 砂滤棒过滤
D. 离心过滤

8. 吸收操作中，亨利定律适用于（ ）
A. 理想气体
B. 稀溶液
C. 浓溶液
D. 任何气体和溶液

9. 精馏塔的进料热状况参数q的取值范围是（ ）
A. q≥0
B. q≤1
C. 0≤q≤1
D. q＞1

10. 以下关于食品工程原理中物料衡算的说法，正确的是（ ）
A. 物料衡算只适用于连续稳定的过程
B. 物料衡算的依据是质量守恒定律
C. 物料衡算不需要考虑化学反应
D. 物料衡算只能计算进出系统的物料量

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共16分，每空2分）
1. 流体的黏性是指流体内部抵抗________________的能力。
2. 雷诺数Re反映了流体流动时________________力与________________力的相对大小。
3. 传热的基本方式有________________、________________和________________。
4. 干燥过程中，物料中的水分可分为________________和________________。
5. 过滤操作中，过滤介质的作用是________________和________________。
6. 吸收操作中，吸收剂的选择原则包括________________、________________、________________等。

三、简答题（共24分，每题8分）
1. 简述离心泵的工作原理。
2. 说明影响对流传热系数的主要因素。
3. 简述恒压过滤过程的特点。

四、计算题（共16分）
在一连续精馏塔中分离某二元混合液，进料量为100kmol/h，进料组成xF = 0.5（摩尔分数），要求塔顶产品组成xD = 0.95，塔底产品组成xW = 0.05。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x + 0.2375。试求：
1. 塔顶产品量D和塔底产品量W（6分）。
2. 精馏段上升蒸汽量V和下降液体量L（5分）。
3. 提馏段操作线方程（5分）。

五、案例分析题（共14分）
某食品厂在生产果汁饮料时，采用板式换热器对果汁进行预热。果汁在换热器内的流量为5m³/h，进口温度为20℃，要求出口温度达到60℃。已知换热器的传热面积为10m²，果汁的比热容为4kJ/(kg·℃)，密度为1000kg/m³，换热器的总传热系数K = 1000W/(m²·℃)。现发现换热器的实际预热效果不理想，果汁出口温度只能达到50℃。
1. 分析可能导致预热效果不理想的原因（6分）。
2. 提出改进措施（8分）。

答案：
1. B
2. A
3. D
4. C
5.D
6. B
7. C
8. B
9. C
10. B

二、1. 流体相对运动
2. 惯性；黏性
3. 传导传热；对流传热；辐射传热
4. 自由水分；平衡水分
5. 支撑固体颗粒；截留固体颗粒
6. 溶解度大；选择性高；化学稳定性好

三、1. 离心泵的工作原理：离心泵启动前需先充满液体。当泵启动后，泵轴带动叶轮高速旋转，叶轮中的液体在离心力作用下被甩向叶轮外周，使叶轮中心形成低压区，液体在压差作用下不断吸入泵内，同时被甩出去的液体进入泵壳，在蜗壳中流速逐渐降低，动能转变为静压能，以较高的压力被输送出去。
2. 影响对流传热系数的主要因素：流体的种类及相态变化；流体的物性，如密度、比热容、导热系数、黏度等；流体的流动状态，层流时对流传热系数小，湍流时大；传热壁面的形状、大小及位置；流体有无相变，有相变时对流传热系数较大。
3. 恒压过滤过程的特点：过滤过程中，随着过滤时间的增加，滤饼厚度逐渐增加，过滤阻力增大，过滤速率逐渐降低；过滤初期，过滤速率较快，随着时间推移，速率逐渐减慢；在恒压过滤中，过滤压差保持不变，单位时间内获得的滤液量逐渐减少。

四、1. 由物料衡算可得：F = D + W，FxF = DxD + WxW，代入数据：100 = D + W，100×0.5 = D×0.95 + W×0.05，联立解得D = 50kmol/h，W = 50kmol/h。
2. 精馏段操作线方程y = 0.75x + 0.2375，可得R = 3，L = RD = 3×50 = 150kmol/h，V = (R + 1)D = 4×50 = 200kmol/h。
3. 提馏段L' = L + qF，q = 1，L' = 150 + 1×100 = 250kmol/h，V' = V = 200kmol/h，W = 50kmol/h，xW = xF = 0.5，xD = 0.95，提馏段操作线方程为y' = (L'/V')x' - (W/V')xW，即y' = 1.25x' - 0.125。

五、1. 可能导致预热效果不理想的原因：换热器长期使用，传热面结垢，降低了传热系数；果汁流量可能发生变化，实际流量大于设计值；换热器选型不当，传热面积不足；换热器内流体分布不均匀，影响传热效果。
2. 改进措施：定期对换热器进行清洗，去除污垢，恢复传热性能；检查果汁输送系统，确保流量稳定在设计值；若传热面积不足，考虑更换更大的换热器；优化换热器内部结构，使流体分布更均匀，如增加布液器等装置。