2023年研究生類(lèi)農(nóng)學(xué)碩士聯(lián)考(M.Agr.)食品工程原理歷年高頻考題帶答案難題附詳解

2023年研究生類(lèi)農(nóng)學(xué)碩士聯(lián)考(M.Agr（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.歷年考點(diǎn)試題黑鉆版(共50題)1.灰體的基本特征是______。A.透過(guò)率為零B.反射率為零C.吸收率不為零D.吸收率為零2.對(duì)吸收有利的措施是______。A.加壓、降溫B.加壓、升溫C.降壓、降溫D.降壓、升溫3.在相同溫度下，黑體的輻射能力總是大于灰體的輻射能力。4.能用泵出口閥門(mén)調(diào)節(jié)流量的泵是______。A.離心泵B.軸流泵C.轉(zhuǎn)子泵D.漩渦泵5.沉降速度就是先慢，后快，最終達(dá)到速度不變。6.在正常精餾操作下，提高回流比，則塔板的分離能力______；7.絕干空氣的焓值僅與溫度有關(guān)。8.對(duì)于飽和濕空氣，其干球溫度______濕球溫度。9.一般超濾的濃差極化度比反滲透的大。10.精餾過(guò)程的操作線(xiàn)為直線(xiàn)，主要基于______。A.塔頂泡點(diǎn)回流B.恒摩爾流假定C.理想物系D.理論板假定11.濕空氣吸收水氣的能力與溫度無(wú)關(guān)。12.用板框壓濾機(jī)在恒定壓強(qiáng)差1.5×105Pa下過(guò)濾某種水的懸浮液時(shí)得到如下過(guò)濾方程：(q+0.06)2=2.79×10-4(τ+12.9)，式中，q的單位為m，τ的單位為s。已知濾餅不可壓縮，濾漿中固體含量很低，密度可取為1000kg/m3，每米3濾液生成的濾餅體積為6.73×10-3m3。壓濾機(jī)的框內(nèi)尺寸為1.0m×1.0m×0.035m，共25個(gè)濾框。今用一離心泵將上述懸浮液送入壓濾機(jī)內(nèi)，離心泵的特性曲線(xiàn)方程為H=33.2-0.81Q，式中，H的單位為m，Q的單位為m3/h。開(kāi)口的濾漿槽內(nèi)液面與壓濾機(jī)入口在同一水平面上，并保持不變。濾漿在輸送管路中的流動(dòng)阻力可以忽略。求獲得50m3濾液所需的過(guò)濾時(shí)間。13.在解吸操作中，溶質(zhì)的傳遞方向是______。14.在逆流操作的設(shè)備中，將含油20%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的油籽進(jìn)行浸出，離開(kāi)末級(jí)的溢流含油量為50%，從此溶液中回收得油90%。若用某新鮮溶劑來(lái)浸出油籽，同時(shí)在底流中每1kg不溶性固體持有0.5kg溶液，試問(wèn)在恒底流操作下所需理論級(jí)數(shù)是多少?15.為使板框過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力達(dá)到最大，一般都過(guò)濾到框內(nèi)充滿(mǎn)濾餅。16.對(duì)恒定熱風(fēng)干燥過(guò)程，當(dāng)處于恒速干燥階段時(shí)，濕物料表面溫度______。A.等于熱風(fēng)的干球溫度B.等于熱風(fēng)的濕球溫度C.等于熱風(fēng)的露點(diǎn)溫度D.低于熱風(fēng)的濕球溫度17.隨著溫度的增加，氣體的熱導(dǎo)率變化趨勢(shì)是______。A.變小B.變大C.不變D.不確定18.萃取計(jì)算中，聯(lián)結(jié)共軛相兩液相組成點(diǎn)的線(xiàn)段稱(chēng)為_(kāi)_____。19.含塵氣體在降塵室中按斯托克斯定律沉降，若理論上能完全去除粒徑為50μm的顆粒，現(xiàn)氣體處理量增大為原來(lái)的4倍，則降塵室理論上能完全去除顆粒的粒徑為_(kāi)_____。A.25μmB.50μmC.100μmD.200μm20.流化床傳熱均勻的主要原因是______。21.膜式蒸發(fā)器與非膜式蒸發(fā)器相比是溫差損失更小。22.提高溫度，濕空氣的相對(duì)濕度______。23.物理吸附的特點(diǎn)是______。A.吸附速度慢B.解吸困難C.放熱過(guò)程D.吸附有選擇性24.離心泵在初次啟動(dòng)時(shí)為什么要向泵內(nèi)注滿(mǎn)被輸送的液體?25.什么是精餾操作的回流比，選擇適宜回流比的依據(jù)是什么?26.在精餾操作中，若進(jìn)料條件、采出率不變，僅提高回流比，則______。A.xD上升B.xW上升C.塔板數(shù)減少D.熱負(fù)荷減小27.與單效蒸發(fā)相比，多效蒸發(fā)的特點(diǎn)是______。A.節(jié)約能源B.生產(chǎn)強(qiáng)度大C.設(shè)備投資高D.有效溫差大28.舉出三個(gè)解釋反滲透膜傳遞機(jī)理的模型(機(jī)理)，選擇其中任一個(gè)模型說(shuō)明其要點(diǎn)。29.平衡水分是______水分。30.在逆流連續(xù)浸出設(shè)備中，將含油20%(質(zhì)量)的油籽進(jìn)行浸出，實(shí)際共有8個(gè)浸出器，浸出的級(jí)效率為75%。已知原料量與新鮮溶劑之比為1:0.56；在底流中每1kg不溶固體持液0.5kg。求：

(1)溢出液的量與原料量之比；

(2)溢出液的濃度；

(3)油的回收率。31.對(duì)某種物料進(jìn)行間歇式干燥實(shí)驗(yàn)，已知空氣平行吹過(guò)物料表面，干燥總面積為55m2，每個(gè)周期的生產(chǎn)能力為1000kg干物質(zhì)，開(kāi)始時(shí)的干燥速率為3.06×10-4kg水/(m2·s)，試估算將此物料從含水量0.15kg/kg干物質(zhì)干燥至0.005kg/kg干物質(zhì)所需要的時(shí)間。該物料的臨界含水量為0.125kg/kg干物質(zhì)，平衡含水量近似為零。降速干燥階段的曲線(xiàn)為直線(xiàn)。如果將空氣速度由1m/s提高到3m/s，干燥時(shí)間又為多少?32.精餾塔在最小回流比時(shí)操作，也可以達(dá)到規(guī)定的分離要求。33.簡(jiǎn)述影響熱風(fēng)干燥速率的因素。34.混合氣含CO2體積分?jǐn)?shù)為10%，其余為空氣。在30℃、2MPa下用水吸收，使CO2的體積分?jǐn)?shù)降到0.5%，水溶液出口組成X1=6×10-4(摩爾比)?；旌蠚怏w處理量為2240m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，塔徑為1.5m。亨利系數(shù)E=2×105kPa，氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)KGa=0.0139kmol/(m3·h·kPa)。求每小時(shí)用水量及填料層高度。35.水在一段水平管中穩(wěn)定流動(dòng)，若流量不變，管道內(nèi)徑變?yōu)樵瓉?lái)的一半，當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)時(shí)，則壓降是原來(lái)的______。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍36.某攪拌槽中盛有6000kg的料液，其比熱容為4.00kJ/(kg·K)，初溫為100℃。槽內(nèi)設(shè)有蛇管，管內(nèi)通有冷水用以冷卻槽中的液體，冷卻水的進(jìn)口溫度為25℃，流量為1500kg/h。換熱面積為6m2，總傳熱系數(shù)為230W/(m2·K)。槽內(nèi)料液溫度均一，求將料液冷卻到60℃所需時(shí)間。37.反滲透和電滲析的濃差極化一樣，都是膜表面溶質(zhì)濃度高于溶液主體濃度。38.升高溫度，溶解度系數(shù)______；39.流體在圓形直管內(nèi)層流流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力與管道的粗糙度無(wú)關(guān)。40.有一分離A、B雙組分理想溶液的常壓精餾塔，如圖所示，操作參數(shù)如下，進(jìn)料量F=157kmol/h，飽和液體進(jìn)料，料液中含易揮發(fā)組分A的摩爾分率=0.3(摩爾分率，下同)，塔頂流出液量40kmol/h，其組成=0.96，回流量=80kmol/h，回流液溫度40℃。塔頂?shù)谝粚影迳蠝囟?2.5℃，測(cè)得塔內(nèi)的平均壓力=102.7kPa，已知塔釜的傳熱面積為60m2，總傳熱系數(shù)K=2280kJ/(m2·h·℃)，相對(duì)揮發(fā)度α=2.5。計(jì)算此時(shí)塔釜間接加熱蒸氣的溫度為多少?

附：溶液的汽化潛熱為30400kJ/kmol，平均比熱容為155kg/(kmol·℃)，純組分A的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系為

p0，kPa；t，℃。41.對(duì)工業(yè)吸附劑的要求之一是具有大的比表面積。42.簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流體流量的原理，并指出其在安裝時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。43.降塵室的生產(chǎn)能力與______無(wú)關(guān)；44.提高壓強(qiáng)，氣體的擴(kuò)散系數(shù)______；45.餅干食品置于夏天的室內(nèi)會(huì)變軟，主要原因是______。46.在恒速過(guò)濾過(guò)程中，過(guò)濾壓強(qiáng)差______；47.灰體是______。48.簡(jiǎn)述多效蒸發(fā)的原理，并說(shuō)明為什么效數(shù)有一定限制?請(qǐng)你設(shè)想一下，多效蒸發(fā)的原理可推廣到何種單元操作中。49.濕空氣被加熱后，干球溫度、濕球溫度都增大，但露點(diǎn)不變。50.在精餾操作中，若進(jìn)料條件、采出率不變，僅提高回流比，則______。A.xW上升B.xW下降C.塔板數(shù)減少D.熱負(fù)荷增大第1卷參考答案一.歷年考點(diǎn)試題黑鉆版1.參考答案：AC2.參考答案：A3.參考答案：A4.參考答案：ABD5.參考答案：B6.參考答案：上升7.參考答案：A8.參考答案：=9.參考答案：A10.參考答案：B11.參考答案：B12.參考答案：在過(guò)濾的任意時(shí)刻，離心泵的流量與過(guò)濾速率有如下關(guān)系：

而

過(guò)濾面積：A=2×12×25=50(m2)

Ve=50×0.06=3(m3)

ΔP=1000×9.81×(33.2-2916Q)

(上式中將Q的單位由m3/h化成m3/s)

即

所以

13.參考答案：液相到氣相14.參考答案：取F=100kg/h

物料中總油量(溶質(zhì))：A=100×0.2=20(kg/h)

惰性固體量：B=100×0.80=80(kg/h)

浸出液量：

持液量：L=BK=80×0.5=40(kg/h)

總物料衡算：

100+S=36+80+40

S=V=56(kg/h)

a=V/L=56/40=1.4

a1=E/L=36/40=0.90

新鮮溶劑，yS=0。

由得：

解得：N=4.7815.參考答案：B16.參考答案：B17.參考答案：B18.參考答案：連接線(xiàn)19.參考答案：C20.參考答案：①固體粒子的熱容遠(yuǎn)比氣體的大，②粒子的劇烈運(yùn)動(dòng)，③劇烈的對(duì)流混合21.參考答案：A22.參考答案：減小23.參考答案：C24.參考答案：離心泵吸液的基本原因是由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)而形成泵進(jìn)口處的真空度，如果不向泵內(nèi)注滿(mǎn)被輸送的液體，則泵內(nèi)即是空氣，由于空氣的密度太小，產(chǎn)生的離心力太小，不能在泵進(jìn)口處形成較高的真空度，也就吸不上被輸送的液體，從而無(wú)法完成送液工作。25.參考答案：在精餾操作中，由塔頂冷凝液回流至塔內(nèi)的一部分液體稱(chēng)為回流，回流量與塔頂產(chǎn)品量之比稱(chēng)為回流比。選擇適宜回流比的依據(jù)是經(jīng)濟(jì)核算?；亓鞅仍龃?，設(shè)備費(fèi)用減小，操作費(fèi)用增加；回流比減小，設(shè)備費(fèi)用增加，操作費(fèi)用減小。

取在一定周期內(nèi)兩者之和的最小值對(duì)應(yīng)的回流比就是適宜的回流比。26.參考答案：A27.參考答案：AC28.參考答案：(1)氫鍵模型；(2)優(yōu)先吸附一毛細(xì)孔流動(dòng)機(jī)理；(3)溶解一擴(kuò)散模型

(1)氫鍵模型。

氫鍵模型認(rèn)為，膜的表層很致密，其上有大量的活化點(diǎn)，鍵合一定數(shù)目的結(jié)合水，這種水已失去了溶劑化的能力，溶質(zhì)不能溶解于其中。進(jìn)料液中的水分子在壓力下可與膜上的活化點(diǎn)形成氫鍵締合，使該活化點(diǎn)上其他結(jié)合水被解締下來(lái)，被解締下的結(jié)合水又與下面的活化點(diǎn)發(fā)生締合，使該點(diǎn)原有的結(jié)合水被解締下來(lái)，這樣水分子逐漸從膜面進(jìn)入膜內(nèi)，最后透過(guò)膜。而溶質(zhì)是通過(guò)高分子鏈間空穴，以空穴型擴(kuò)散透過(guò)膜的。

(2)優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流動(dòng)機(jī)理。

此理論由Sourirajan提出，他認(rèn)為反滲透是受膜的表面現(xiàn)象所控制，與溶液接觸的膜表面具有適宜的化學(xué)性質(zhì)和適宜尺寸的膜孔徑。前者是指膜可以?xún)?yōu)先吸附或優(yōu)先排斥溶液中的某組分。由于反滲透膜表面具有親水基團(tuán)，因此在膜表面可以?xún)?yōu)先吸附一層水分子，約有2個(gè)水分子厚度，溶質(zhì)被排斥。這層水在外壓的作用下進(jìn)入膜表面的毛細(xì)孔，并通過(guò)毛細(xì)孔透過(guò)膜。根據(jù)這一機(jī)理，定義膜孔徑等于純水層厚度t的2倍時(shí)[(5～10)×10-10m]為膜的臨界孔徑。當(dāng)膜孔徑在臨界孔徑的范圍內(nèi)時(shí)，孔隙中充滿(mǎn)純水，溶質(zhì)無(wú)法通過(guò)；如孔隙大于臨界孔徑，就會(huì)有部分孔隙讓溶質(zhì)通過(guò)。

(3)溶解-擴(kuò)散模型。

該模型(Lonsdale和Riley等提出)認(rèn)為反滲透膜具有完全致密的界面，水和溶質(zhì)透過(guò)膜不是空隙作用，而是水和溶質(zhì)與膜相互作用并溶解在膜中，然后在化學(xué)位梯度的推動(dòng)下在膜中擴(kuò)散并透過(guò)膜。溶劑與溶質(zhì)透過(guò)膜的過(guò)程可分為三步：

①溶劑(質(zhì))在高壓側(cè)吸附和溶解于膜中；

②在化學(xué)位差的推動(dòng)下溶劑(質(zhì))以分子擴(kuò)散透過(guò)膜；

③溶劑(質(zhì))在膜的透過(guò)液側(cè)表面解吸。29.參考答案：不能除去30.參考答案：以F=100(kg/h)為基準(zhǔn)。

A=100×0.2=20(kg/h)

B=100×0.8=80(kg/h)

L=80×0.5=40(kg/h)

S=V=100×0.56=56(kg/h)

全系統(tǒng)的物料衡算：

100+56=E+40+80

所以E=36(kg/h)

E/F=36/100=0.36

級(jí)數(shù)計(jì)算式：

(1)

其中：

代入式(1)中

解得：R=0.0637

油的回收率(1-R)=1-0.0637=93.6%

溢出液的量與原料量之比為0.36；溢出液的濃度為52%；油的回收率為93.6%。31.參考答案：由于X1＞XC＞X2，故干燥包含恒速與降速兩段過(guò)程。

總干燥時(shí)間：

(1)

其中：GC=1000kg絕干料，UC=3.06×10-4kg/(m2·s)，A=55m2

X1=0.15kg/kg絕干料，XC=0.125kg/kg絕干料，

X2=0.005kg/kg絕干料，XP=0kg/kg絕干料

將以上數(shù)值代入(1)，得：

假定臨界含水量不變，其他條件不變，則由式(1)得

因?yàn)?/p>

所以

所以

計(jì)算表明，提高干燥介質(zhì)(熱空氣)的流速，干燥速率增大，干燥時(shí)間減少。32.參考答案：B33.參考答案：影響熱風(fēng)干燥速率的因素有：

(1)濕物料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和形狀

濕物料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不同，物料與水分的結(jié)合方式以及結(jié)合水與非結(jié)合水的界線(xiàn)也不同，因此其干燥速率不同，物料的形狀、大小以及堆放方式也影響干燥速率。

(2)干燥介質(zhì)的溫度和濕度

一般干燥介質(zhì)的溫度越高，濕度越低，干燥速率越大。

(3)干燥操作條件

干燥操作條件主要是指干燥介質(zhì)與濕物料的接觸方式，以及干燥介質(zhì)與物料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和流動(dòng)狀況。

(4)干燥器的結(jié)構(gòu)形式

(以上答出三條可給滿(mǎn)分)34.參考答案：先求用水量。

物料衡算關(guān)系：

V(Y1-Y2)=L(X1-X2)

其中：

KYa=pT·KGa=2000×0.0139=27.78[kmol/(m3·h)]

Ω=(π/4)d2=0.7854×1.52=1.766(m2)

所以z=HOG×NOG=1.83×5.35=9.80(m)35.參考答案：D36.參考答案：設(shè)在冷卻的任意時(shí)刻t，料液的溫度為T(mén)，冷卻劑的出口溫度為T(mén)c2，則有：

所以

或

(1)

其中：

對(duì)料槽內(nèi)的料液作熱衡算，有：

-Wccpc(Tc2-Tc1)dt=GcphdT

將式(1)代入可得：

Wccpc(T-Tc1)(β-1)dt=GcphdT

積分上式可得：

37.參考答案：B38.參考答案：減小39.參考答案：A40.參考答案：因塔底再沸器內(nèi)為恒溫差傳熱(一側(cè)為水蒸氣冷凝，一側(cè)為溶液沸騰)，因此傳熱速率方程為：

QB=KS(Ts-tbW)

所以

(1)

由上式可以看出，要求出Ts，必先求出QB和tbw。因此，求出這兩個(gè)值是本題的關(guān)鍵。

W=F-D=157-40=117(kmol/h)

FxF=DxD+WxW

xW=(57×0.3-40×0.96)/117=0.0744

對(duì)于理想溶液，有

所以

所以

由經(jīng)驗(yàn)公式得：

即tbW=109.3(℃)

注意：當(dāng)塔外回流不是泡點(diǎn)回流時(shí)，塔內(nèi)外回流量不同。對(duì)如圖所示的虛線(xiàn)框做總物料和總能量衡算，有：

V1+L=V2+L。

(1)

V1H+LI=V2H+L0IR

(2)

由式(1)得：

V2-V1=L-L0

(1)'

由式(2)得：

(V2-V1)H=LI-L0IR

(2)'

將式(1)'代入式(2)'，得：

(L-L0)H=LI-L0IR

所以

由此式可以看出：若為泡點(diǎn)回流，即tb1=tR，則L=L0，即塔內(nèi)外回流量相等；若為冷液體