《食品工程原理》.ppt

食品工程原理第一章绪论第一节课程的性质和内容单元操作特点:③单元操作分类
按操作目的分：物料的增压、减压和输送
物料的混合与分散
物料的加热与冷却
非均相混合物的分离
均相混合物的分离
表1化工常用单元操作
单元操作目的物态原理传递过程
流体流动输送液或气输入机械能动量传递
搅拌混合或分散气-液；液-液输入机械能动量传递
固-液
过滤非均相混合物分离液-固；气-固尺度不同的截留动量传递
沉降非均相混合物分离液-固；气-固密度差引起的沉降运动动量传递
传热加热、冷却升温、降温，气或液利用温度差传入或热量传递
改变相态移出热量
蒸发溶剂与溶质的分离液供热以汽化溶剂热量传递
吸收均相混合物分离气各组分在溶剂中溶解度不同物质传递
蒸馏均相混合物分离液各组分间挥发度不同物质传递
萃取均相混合物分离液各组分在溶剂中溶解度不同物质传递
干燥去湿固体供热汽化热、质
同时传递
吸附均相混合物分离液或气各组分在吸附剂中吸附物质传递
能力不同
④化学工程原理
●研究对象传递过程（包括单元操作的过程和设备）。
●研究内容单元操作基本原理、基本规律、相互关系和应用。
●研究方法实验研究方法，即经验的方法。
数学模型方法，即半理论半经验的方法。
二、课程的内容和学习要求第二节单位和单位制常见的单位制及基本量的基本单位：
长度(L)质量(M)力(F)时间(t)温度(θ)
SI制mkgSK
CGS制cmgS℃
工程制mkgfS℃

二、单位换算例：已知某吸收塔塔板上的液流量L与塔盘内液层高度H的关系为：L=0.0052√H
式中L——液流量，m3/s换算成m3/hr；
H——液层高度，mmm。
习题：实验方程式的单位换算
G=2.45u0.8Δp
式中：
G——蒸发量，磅（质）/（英尺2小时）换算成kg/m2hr
u——气速，英尺/秒m/s
Δp——压强差，大气压（atm）N/m2。
第三节混合物浓度的表示方法第四节单元操作常用的基本概念第二章流体流动4、定态流动与非定态流动
定态流动是指点的速度ux、uy、uz及压强p均为与时间无关的常数。
即：定态流动u=f（x、y、z）
非定态流动u=f（x、y、z、τ）

u=f（x、y、z、τ）u=f（x、y、z）5、运动的描述方法
①拉格朗日法：描述同一质点在不同时刻的状态。
（物理学中考察单个固体质点时用）
②欧拉法：描述空间各点的状态及其与时间的关系。
（考察定态流体流动时常用）
二、本章主要内容
1、流体静力学基本方程及其应用
2、管内流体流动基本方程
3、管内流体流动阻力
4、管路计算
第二节流体静力学基本方程及其应用一、流体的物理性质及作用力
●压强的单位1atm=1.013×105Pa
=1.033kgf/cm2
=1.013bar
=760mmHg
=10.33mH2O
●生产中常用单位：
1MPa（兆帕）=106Pa≈10atm

注意：以液柱高度表示压强时，一定要指明是何种液体。
●压强的表示方法
①绝对压强
②表压强
③真空度

例：已知某设备进口压强P进=1200mmH2O（真空度），出口压强P出=1.6kgf/cm2（表压），当地大气压强P0=760mmHg，求设备进出口压强差，用N/m2表示。

平板间液体速度变化图
实验证明：
对于大多数流体τ与du/dy成正比F
引入比例系数μ,则
τ=μdu/dy
称为牛顿粘性定律。
比例系数μ称为粘度或粘性系数（动力粘度）。分析重力场中静止的均匀的液体中一流体柱的受力情况：
①作用于液柱上表面的力P1A↓
②作用于液柱下表面的力P2A↑
③液柱自身重力gA（z1-z2）↓
则
P1A-P2A+gA（z1-z2）=0
整理得P2=P1+g（z1-z2）
*适用范围
*基本规律及应用h油
*表达式h
h水

1、压强的静力学测量方法

●简单测压管PA=P0+ρgR
A点的表压为PA-P0=ρgR

●U型测压管
PA=P0+ρigR–ρgh1
A点的表压为PA-P0=ρigR–ρgh1
●U型压差计
①结构
U型管
指示液
标尺

ΔP=P1-P2=R（ρ0–ρ）g
上式说明：
＊当ρ0、ρ一定时，ΔP仅与R有关。
＊若两测压点不在同一水平面上，则R（ρ0–ρ）g不是真正的压强差，而是两被测截面上的虚拟压强差。
③U型压差计适用范围
第三节管内流体流动基本方程定义：
质点的运动速度u
平均流速u（m/s）
u=qv/A
qv=Au=∫AudA
质量流速w（kg/m2.s）
w=qm/A=ρu
●管径的大小应通过经济核算(或根据经验值)定。并注意：
密度大的流体
粘度大的流体
含有固体杂质的流体
●一些流体在管道中的常用流速（m/s）
水及一般液体1-3易燃易爆的低压气体小于8
粘度较大的液体0.5-1压力较高的气体15-25