2025年大学（食品科学与工程）食品工程原理综合测试卷及解析.doc

2025年大学（食品科学与工程）食品工程原理综合测试卷及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
答题要求：本卷共20小题，每小题2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的说法，错误的是（ ）
A. 它反映了静止流体中压力、密度和高度之间的关系
B. 同一静止流体中，位置高的点压力一定低
C. 压力差与流体的密度和两点高度差成正比
D. 只适用于不可压缩流体
2. 层流与湍流的本质区别是（ ）
A. 流速不同
B. 流道截面不同
C. 雷诺数不同
D. 流体内部质点运动状态不同
3. 离心泵的扬程是指（ ）
A. 泵实际的升扬高度
B. 泵将液体升扬的高度加上液体在管道中流动的能量损失
C. 泵对单位重量液体提供的有效能量
D. 泵的功率与流量的比值
4. 过滤操作中，以下哪种说法正确（ ）
A. 过滤速度与过滤面积成正比
B. 过滤阻力主要来自过滤介质
C. 助滤剂能增加滤饼的孔隙率，减小过滤阻力
D. 过滤操作只能进行固液分离
5. 以下哪种换热器属于间壁式换热器（ ）
A. 夹套式换热器
B. 蛇管式换热器
C. 套管式换热器
D. 以上都是
6. 蒸发操作中，二次蒸汽的作用是（ ）
A. 直接排放，无作用
B. 作为加热蒸汽用于其他蒸发器
C. 用于冷凝后回收热量
D. 用于预热原料液
7. 食品干燥过程中，恒速干燥阶段的干燥速率取决于（ ）
A. 物料表面水分汽化速率
B. 物料内部水分扩散速率
C. 干燥介质的温度
D. 干燥介质的湿度
8. 萃取操作中，分配系数K值越大，说明（ ）
A. 溶质在萃取剂中的溶解度越小
B. 萃取效果越差
C. 溶质在萃取剂中的溶解度越大
D. 与萃取效果无关
9. 吸收操作中，若提高吸收剂用量，其他条件不变，则（ ）
A. 吸收推动力减小
B. 吸收率降低
C. 吸收液浓度降低
D. 吸收液浓度升高
10. 精馏塔中，塔顶回流的作用是（ ）
A. 提高塔顶产品纯度
B. 降低塔底产品纯度
C. 增加塔内气相流量
D. 减少塔内液相流量
11. 以下哪种食品物料的干燥属于升华干燥（ ）
A. 蔬菜干燥
B. 肉类干燥
C. 茶叶干燥
D. 冷冻干燥
12. 流体在圆形直管中流动时，若流量一定，将管径减小一倍，则流速变为原来的（ ）
A. 2倍
B. 4倍
C. 8倍
D. 16倍
13. 离心泵启动时，应关闭出口阀门，其目的是（ ）
A. 防止电机过载
B. 提高泵的扬程
C. 增加泵的流量
D. 减少泵的磨损
14. 过滤常数K与以下哪些因素有关（ ）
A. 过滤压差
B. 过滤介质阻力
C. 滤饼性质
D. 以上都是
15. 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
16. 蒸发操作中，若溶液的沸点升高，会导致（ ）
A. 蒸发效率提高
B. 蒸发能耗降低
C. 蒸发温度降低
D. 蒸发能耗增加
17. 萃取操作中，选择萃取剂的原则不包括（ ）
A. 对溶质有较大的溶解度
B. 与原溶剂互不相溶
C. 与溶质不发生化学反应
D. 价格昂贵
18. 吸收操作中，亨利定律适用于（ ）
A. 易溶气体
B. 难溶气体
C. 中等溶解度气体
D. 所有气体
19. 精馏塔的理论塔板数是指（ ）
A. 实际需要的塔板数
B. 达到规定分离要求所需的最少塔板数
C. 塔内实际存在的塔板数
D. 与分离要求无关
20. 食品冷冻过程中，以下哪种说法错误（ ）
A. 冷冻速率越快，形成的冰晶越小
B. 冰晶大小影响食品解冻后的品质
C. 速冻食品比缓冻食品品质好
D. 冷冻过程中食品不会发生其他变化

第II卷（非选择题，共60分）

（一）填空题（共10分）
答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将正确答案填写在相应的横线上。
1. 流体流动的连续性方程表达式为____________________。
2. 离心泵的工作点是由____________________曲线和____________________曲线的交点确定的。
3. 过滤操作中，过滤阻力包括____________________和____________________。
4. 间壁式换热器的传热速率方程为____________________。
5. 干燥过程中，物料的平衡水分与____________________有关。

（二）简答题（共20分）
答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。
1. 简述流体流动的边界层概念及对传热和传质的影响。
2. 说明影响离心泵性能的主要因素有哪些。
3. 简述过滤操作的基本原理及提高过滤速率的方法。
4. 解释蒸发操作中溶液沸点升高的原因及对蒸发过程的影响。

（三）计算题（共20分）
答题要求：本大题共2小题，每小题10分。解答应写出必要的文字说明、计算步骤和答案，并保留适当的有效数字。
1. 某流体在一圆形直管中流动，流量为0.05m³/s，管径为50mm，流体密度为1000kg/m³，粘度为0.001Pa·s，试判断流体的流动类型。
2. 一连续精馏塔，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，回流比R = 3，试求塔顶产品量D和塔底产品量W。

（四）案例分析题（共10分）
答题要求：本大题共2小题，每小题5分。阅读以下案例，回答问题。
案例：某食品厂采用蒸发浓缩工艺生产浓缩果汁。在蒸发过程中，发现蒸发效率逐渐降低，产品质量也受到一定影响。经过分析，发现是由于溶液沸点升高导致的。
1. 请分析溶液沸点升高的原因可能有哪些？
2. 针对溶液沸点升高的问题，提出至少两种解决措施。

（五）论述题（共10分）
答题要求：本大题共1小题，10分。论述食品干燥过程中不同干燥阶段的特点及对食品品质的影响。

答案：
1. D
2. D

3. C
4. C
5. D
6. B
7. A
8. C
9. C
10. A
11. D
12. B
13. A
14. D
15. C
16. D
17. D
18. B
19. B
20. D

填空题答案：
1. ρ1u1A1 = ρ2u2A2
2. 泵的特性；管路特性
3. 过滤介质阻力；滤饼阻力
4. Q = KAΔtm
5. 空气的状态

简答题答案：
1. 边界层是指流体在壁面附近流速发生剧烈变化的区域。在传热中，边界层影响传热系数，热阻主要集中在边界层内；在传质中，边界层影响传质速率，传质阻力主要在边界层。
2. 影响因素有：泵的结构、转速、叶轮直径、流体密度、粘度、管路特性等。
3. 原理：在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质，固体颗粒被截留在介质表面，实现固液分离。方法：增大过滤压差、降低滤液粘度（升温等）、增大过滤面积、使用助滤剂等。
4. 原因：溶液中溶质的存在使溶剂的蒸气压降低，溶液沸点升高。影响：增加蒸发能耗，降低蒸发效率。

计算题答案：
1. 先求流速u = 4Q/(πd²) = 4×0.05/(3.14×0.05²) = 25.5m/s，再求雷诺数Re = duρ/μ = 0.05×25.5×1000/0.001 = 1.275×10⁶＞4000，为湍流。
2. 由物料衡算F = D + W，xF = (DxD + WxW)/F，可得100 = D + W，0.5 = (0.95D + 0.05W)/100，联立解得D = 45kmol/h，W = 55kmol/h。

案例分析题答案：
1. 原因可能有：溶质浓度增加、溶液中含有不挥发性溶质、蒸发器内压力升高。
2. 措施：适当降低进料浓度；采用多效蒸发；定期清理蒸发器，降低蒸发压力。

论述题答案：
食品干燥过程分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。恒速干燥阶段，干燥速率取决于物料表面水分汽化速率，此时物料表面温度等于干燥介质的湿球温度，食品品质变化较小。降速干燥阶段，干燥速率取决于物料内部水分扩散速率，物料表面温度逐渐升高，食品品质受影响较大，如收缩、干裂、色泽变化等。