食品工程原理实验指导胶印版

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1、食品工程原理食品工程原理 实验实验指指导导 王洪志王洪志 食品工程原理食品工程原理 -前言前言 一、食品工程原理实验的特点 食品工程原理实验属于工程实验范畴，它不同于基础课程的实验。后者面对的是基础 科学，采用的方法是理论的、严密的，处理的对象通常是简单的、基本的甚至是理想的， 而工程实验面对的是复杂的实际问题和工程问题。对象不同，实验研究方法也必然不同， 工程实验的困难在于变量多、涉及的物料千变万化、设备大小悬殊，实验工作量之大之难 是可想而知的。因此不能把处理一般物理实验的方法简单地套用于食品工程原理实验。数 学模型方法和因次论指导下的实验研究方法是研究工程问题的两个基本方法，因为这两种

2、方法可以非常成功地使实验研究结果由小见大、由此及彼地应用于大设备生产设计上。 二、实验教学目的 1. 培养学生从事实验研究的初步能力。从科学实验中，我们体会到从事实验研究应具 有这样一些能力：对实验现象有敏锐的观察能力；运用各种实验手段正确地攫取实验数据 和实验现象实事求是地得出结论，并能提出自己见解的能力以及对所研究的问题具有旺盛 的探索和创造力。 2. 初步掌握一些有关食品工程学的实验研究方法和实验技术。为此，基础实验中也应 力求接触一些新的测试技术和手段，以便能适应不断发展着的科学技术。 3. 培养学生运用所学的理论，分析和解决实验问题的能力。在理论与实验相结合的过 程中，必将有助于巩固

3、和加深对某些基本原理的理解，进而在某些方面还能得到适当的充 实和提高。 三、实验教学要求 1. 认真阅读实验指导书和有关参考资料，了解实验目的和要求。 2. 进行实验室现场预习，了解实验装置，摸清实验流程、测试点、操作控制点，此外 还须了解所使用的检测仪器、仪表。 3. 预先组织好 56 人的实验小组，实验小组讨论并拟定实验方案，预先作好分工。 4. 进行实验操作：要求认真细致地记录实验原始数据。操作中应能进行理论联系实际 的思考。 5. 实验数据的处理，如果用计算机处理实验数据，则学生须有一组手算的计算示例。 6. 撰写实验报告。撰写实验报告是实验教学的重要组成部分，应避免单纯填写表格的 方

4、式，而应由学生自行撰写成文。 食品工程原理食品工程原理 -实验实验大大纲简纲简介介 食品工程原理是研究食品生产中各种单元操作的工程学科，它紧 密联系生产实际，是食品科学与工程专业学生必修的一门技术基础课 程。其教学目的是使学生学会用自然科学的原理考察、解释和处理工 程实际问题。食品工程原理实验是教学中的一个重要的实践环节，通 过实验，学生不但能巩固所学的理论知识，而且还能在实验中增长不 少新的知识，并受到系统的、严格的工程实验训练，从而提高动手能 力和分析问题和解决问题的能力。本课程实验教学共 34 学时，着重 于介绍实验原理、实验装置和实验方法，以及数据的处理及常用仪表 的测量方法。 食品工

5、程原理食品工程原理 -实验实验守守则则 1. 实验前应认真准备，弄清实验目的、任务和实验方法，做好实验前的一切准备，以保 证实验任务顺利完成。 2. 进入实验室后，要严肃认真，不得追逐嬉笑，不得抽烟和随地吐痰。 3. 不得赤足进入实验室，以防触电，有辫子的女同学应把辫子扎好，以防被机器轧住， 造成事故。 4. 对本实验用的仪器设备，要在明确用法，弄清流程后才准启用。凡非属本次实验用的 仪器设备，一律不准随便使用，以免损坏或发生意外。 5. 注意节约用水、电、蒸汽及化学药品等物资，爱护仪器设备。 6. 因责任事故而损耗物资，损坏仪器等按照有关制度，根据情节轻重及本人对错误的认 识程度，分别给予教

6、育、经济赔偿或纪律处分。 7. 实验结束后，应将所使用的仪器设备整理复原，检查水源、电源、汽源是否已确实 关断并将场地打扫干净 食品工程原理食品工程原理 -实验实验目目录录 实验一 流体流动演示实验 实验二 柏努利方程演示实验 实验三 离心泵性能测定实验 实验四 碎冰与盐混合制造低温实验 实验五 制冷机主要结构及相关制冷计算 实验六 乳化液的制备 实验七 乳化液的制取 实验八 简单蒸溜实验（米酒的提取和浓缩） 实验九 膜分离实验 实验十 浸出实验花生油的制取 实验十一 结晶浓缩实验硝酸钾的制备 实验十二 结晶浓缩实验硫酸铜的提纯 实验十三 粗食盐的提纯 实验十四 干燥实验食品中水分含量的测定

7、实验十五 筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 食品工程原理实验一食品工程原理实验一 流体流动演示实验流体流动演示实验 1、实验目的、实验目的 （1） 演示流体经过不同边界情况下的流动形态，以观察不同边界条件下的流 线、旋涡等现象，增强和加深对流体 运动特性的认识。 （2）演示水流绕过不同形状物体的驻点、尾流、涡街现象、非自由射流等现象 的感性认识。 （3）加深对边界层分离现象的认识，充分认识流体在实际工程中的流动现象。 2 2、实验器材实验器材 流体流动演示仪 3 3、实验过程、实验过程 （1）接通电源，打开开关。关闭掺气阀，在最大流量下使显示面两侧水道充满 水。 （2）用调节进气量旋纽调节进气

8、量的大小。调节应缓慢，逐次进行，使之达到 最佳显示效果（掺气量不宜 太大，否则会阻断水流，或产生剧烈噪声）。 （3） ZL1 型 ( 图三、 1) 用以显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然 收缩等平面上的流动图形，模拟串联管道纵剖面流谱。 在逐渐扩散段可观察到由于边界层分离而产生旋涡。而在收缩段，由于不产生 边界层分离现象，流线均匀收缩，几乎没有旋涡产生，只在拐角处出现很小的 旋涡。在突然扩大段出现了较大的旋涡区。由此可见，逐渐扩散段局部水头损 失大于收缩段，而突然扩大段所产生的局部水头损失最大。 （4） ZL2 型 ( 图三、 2) 显示文丘里流量计、孔板流量计等流动图形和串 联流道纵剖面

9、上的流动图形。 由显示可见，文丘里流量计的过流顺畅，流线顺直，无边界层分离和旋涡产生。 孔板流量计在孔板前的拐角处有小旋涡产生，孔板后的水流逐渐扩散，并在主 流区的周围形成较大的旋涡区。由此可见，孔板流量计结构简单，水头损失较 大，流量系数较小 (u=0.61 左右) 。文丘里流量计流动形态较好，水头损失较 小，流量系数效大 ( u=0.960.99) 。 （5） ZL3 型 ( 图三、 3) 显示 30 。 弯头、直角园弧弯头、直角弯头、 45 。弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。 由显示可见，在每一转弯后面，都因边界层分离而产生旋涡。转弯角度不 同，旋涡大小、形状各异。在圆弧转弯

10、段，流线顺畅；该串联管道上，还显示 局部水头损失叠加影响的流动图谱。在非自由射流段，射流离开喷口后，不断 卷吸周围的流体，形成射流的紊动扩散。在此段上还可以看到射流的“附壁效 应”现象。 （6） ZL4 型 ( 图三、 4) 显示 30 。 弯头、分流、合流、 45 。 弯头、 YF 溢流阀、闸阀及蝶阀等流段纵剖面上的流动图谱。 由流动显示可见，在转弯、分流、合流等过流段上，存在不同的旋涡出现。 合流旋涡较为典型，明显干扰主流，使主流受阻；闸阀半开， 尾部旋涡区较大， 水头损失也大。蝶阀全开时，过流顺畅，阻力小，半开时，尾涡紊动激烈，表 明阻力大且易引起振动。 该装置不但能获得较好的较学效果，

11、而且还直接为改 进阀门的性能提供了直观根据。 （7） ZL5 型 ( 图三、 5) 显示明槽逐渐扩散，单园柱绕流、多圆柱绕流及 直角弯道等流段的流动图形。 驻点：观察流经圆柱前端驻点处的小汽泡运动特性，可了解流速与压强 沿圆周边的变化情况。 边界层分离现象：流动显示了圆柱绕流边界层分离现象，可观察出边界 层分离点的位置及分离后的回流形态。 卡门涡街：圆柱的轴与水流方向垂直，在圆柱的两个对称点上产生边界 层分离，然后不断交替在圆柱下游的两侧产生旋转方向相反旋涡，并随主流一 起向下游运动，旋涡的强度逐渐减弱。 多圆柱绕流：观察水流经过多圆柱绕流所产生的旋涡，可以了解被广泛 用于热工中的传热系统的“

12、冷凝器”及其他工业管道的热交换器等。由流谱图 形可知，其换热效果较佳。 （8） ZL6 型 ( 图三、 6) 显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、流线体绕流和 反流线体 绕流等流段上的流谱。 通过观察，可以看出以下几点： 非圆柱体绕流也会产生卡门涡街，圆柱绕流不同的是，该涡街的频率具 有较明显的随机性。改变绕流体结构可以破坏涡街固有频率，避免共振。 流线型柱体绕流流动顺畅，形体阻力最小。而反流线体绕流时也出现了 卡门涡街。 （9）演示结束后，及时关机，切断电源 4 4、注意事项、注意事项 （1）开机后需等 1 2 分钟，使流道气体排净后再演示，否则，仪器不能正 常工作。 （2）水泵不能在低速下长时间

13、工作，更不允许在通电情况下（日光灯亮）长时 间处于停转状态，只有日光灯熄灭才是真正关机，否则水泵易烧坏。 （3）调速器旋钮的定螺丝松动时，应及时拧紧，以防止内部电线短路。 5 5、思考题、思考题 （1）旋涡强度的大小与能量损失有什么关系？边界层分离现象发生在什么区域？ （2）卡门涡街具有什么特性？对绕流有什么影响？你能指出实际问题中的卡门 涡街现象吗？ （3）空化现象为什么常常发生在旋涡区？ 食品工程原理实验二食品工程原理实验二 柏努利方程演示实验柏努利方程演示实验 （物理实验室）（物理实验室） 食品工程原理实验三食品工程原理实验三 离心泵性能测定实验 1、实验目的、实验目的 （1）测定离心泵

14、在恒定转速下的性能，绘制出该泵在恒定转速下的扬程流量 （H-Q）曲线；轴功率流量（N-Q）曲线和泵效率流量（-Q）曲线； （2）熟悉离心泵的操作方法，了解压力、流量、转速和转矩的原理以及实验台 的使用方法，进一步巩固离心泵的有关知识。 2 2、实验原理、实验原理 离心泵的主要性能参数有流量 Q（也叫送液能力） 、扬程 H(也叫压头)、轴 功率 N 和效率 。在一定的转速下，离心泵的扬程 H、轴功率 N 和效率 均 随实际流量 Q 的大小而改变。通常用水经过实验测出：Q-H、Q-N 及 Q- 之间 的关系，并以三条曲线分别表示出来，这三条曲线就称之为离心泵的特性曲线。 离心泵的特性曲线是确定泵适

15、宜的操作条件和选用离心泵的重要依据。但 是离心泵的特性曲线目前还不能用解析方法进行精确计算，仅能通过实验来测 定，而且离心泵的性能全都与转速有关；在实际应用过程中，大多数离心泵又 是在恒定转速下运行，所以我们要学习离心泵恒定转速下特性曲线的测定方法。 泵的扬程用下式计算： He=H压力表+H真空表+H0+(u出 2-u 入 2)/2g 式中：H压力表泵出口处压力 H真空表泵入口处真空度 H0压力表和真空表测压口之间的垂直距离 泵的总效率为： =Ne/Na 其中，Ne 为泵的有效功率： Ne=*g*Q*He 式中：液体密度 g重力加速度常数 Q泵的流量 Na 为输入离心泵的功率： Na=K*N电

16、*电*转 式中：K用标准功率表校正功率表的校正系数，一般取 1 N电电机的输入功率 电电机的效率 转传动装置的传动效率 2、实验装置、实验装置 主要设备为过程装备与控制基本实验综合实验台，包括离心泵、水槽、阀 门以及管路等。计算机采集系统组成包括传感器、AM-T-SG 模块、PC6311D 板卡、 工控机等。 3 3、实验操作、实验操作 （1） 实验台阀门操作 打开阀门 F1、F2、F3、F4、F6、F7，关闭阀门 F5、F8、F9、F10、F11； （2）控制台操作 1、向右扳动控制台面板上的总控开关 11-14，启动控制台； 2、流量自动/手动控制按钮 11-3 置于手动位置，顺时针旋转 11-8 旋钮，打 开电动调节阀； 3、开启工控机，在桌面上打开“基本实验主程序” ，点击“实验选择”按钮， 选择“离心泵性能测定实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“离心泵性 能测定实验”画面，点击“清空数据库”按钮，清空数据库。 4、向左扳动选择开关“11-6” ，将水泵运行设置成直接启动