食品工程原理实验 王应强 陇东学院农林科技学院.

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1 食品工程原理实验 王应强 陇东学院农林科技学院

2 实验目的 食品工程原理实验属于工程实验范畴，实验方法与基础课有所不同。数学模型法和因次分析法是研究工程问题的两个基本方法。食品工程原理实验的首要目的是要帮助学生掌握处理工程问题的这些实验方法。食品工程原理实验的另一目的是理论联系实际，帮助学生理解食品工程原理的基本知识并将其应用于生产实践。  食品工程原理实验的基本要求是：掌握处理化工类型工程问题的两种基本实验方法；掌握最基本的经验参数和模型参数的估值方法——最小二乘法；熟悉化工数据（包括流量、温度、压强、阻力系数、传热系数、传质系数以及特性曲线等）的基本测试技术；熟悉并掌握典型单元操作。

3 实验一 流体粘度测定实验 一、实验目的 1、了解旋转数字粘度计的构造和测 定流体黏度的原理； 2、掌握流体粘度测定方法； 二、实验原理
1、了解旋转数字粘度计的构造和测 定流体黏度的原理； 2、掌握流体粘度测定方法； 二、实验原理   流体具有流动性，即没有固定形状，在外力作用下其内部产生相对运 动。在运动的状态下，流体还有一种抗拒内在的向前运动的特性称为粘性。对于作滞流运动的牛顿流体来说，由牛顿粘性定律知：  τ=μdu/dy        式中：τ—单位面积上的摩擦力即剪应力。        µ一比例系数，其值随流体的不同而异，流体的粘性愈大，其值愈大，称为动力粘度，简称粘度。   du/dy-速度梯度，即在与流动方向相垂直的y方向上流体速度的变化率。

4 三、实验装置简图 4

5 四、实验过程 1. 将被测液体(牛奶、食用油、糖水等)置于烧杯或直筒形容器中，并注意控制被测液体温度。
  1. 将被测液体(牛奶、食用油、糖水等)置于烧杯或直筒形容器中，并注意控制被测液体温度。 2. 将保护架装在仪器上(顺时针方向旋入装上，逆时针方向旋出卸下) 3. 将选配好的转子旋入连接螺杆(逆时针方向转入装上，顺时针方向旋出卸下)，调整仪器水平，旋转升降旋扭，使仪器缓慢地下降，转子逐渐浸入被测液体中，直至转子液面标志和液面相平为止。按下指针控制杆，开启电机开关，转动变速旋扭，使所需转数向上，对准速度指示点，放下指针控制杆，使转子在液体中旋转。经过多次旋转(一般20-30s)待指针趋于稳定。 4. 按下指针控制杆。注意：(1) 不得用力过猛；(2) 转速慢时可不利用控制杆直接读数。使读数固定下来，再关闭电机，使指针停在读数窗内，读取读数。当电机停后如指针不处于读数窗内时，可继续按住指针控制杆。反复开启和关闭电机。 5. 测量完毕，关闭开关，切断电源。 5

6 实验二 流体流动阻力测定实验 一、实验目的 ⒈ 学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数的测定方法。
⒉ 掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数Re之间关系及其变化规律。 3.掌握对数坐标系的使用方法。

7 二、实验内容 ⒈ 测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数。
⒉ 测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数Re之间关系曲线和关系式。

8 三、实验原理 流体在圆直管内流动时，由于流体的具有粘性和涡流的影响会产生摩擦阻力。流体在管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。 本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量Q）之间的关系。

9 四、实验流程及主要设备参数 1.实验流程图: 水泵将储水槽中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段后回到储水槽, 水循环使用。被测直管段流体流动阻力△p可根据其数值大小∪型管压差计来测量。

10 五、实验步骤 （1）实验前检查U型管液面是否一致，打开平衡阀，关闭放气阀，打开测压阀，接通涡轮流量计电源。 （2）关闭出口阀，启动离心泵。
（3）供水后，依次进行总管排气；测压导管排气；压差计排气。 （4）检查系统是否排净空气，然后测量，考虑测量范围和实验布点（前密后疏）。 （5）实验结束后，打开平衡阀,关闭泵和流量计电源。

11 六、实验记录及数据处理 根据实验数据计算出不同流速下的λ值和Re值,从而整理出λ─Re之间的关系, 在双对数坐标纸上绘出λ─Re曲线。

12 实验三 离心泵性能测定实验 一、实验目的 1、了解离心泵的特性； 2、学习离心泵特性曲线的测定方法；
3、熟悉离心泵操作方法和特性曲线的应用。 12

13 二、实验装置

14 三、基本原理 离心泵的主要性能参数有流量Q、压头H、效率η和轴功率N，通过实验测出在一定的转速下H-Q、N-Q及η-Q之间的关系，并以曲线表示，该曲线称为离心泵的特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。

15 四、实验步骤 1．打开泵壳上部放气旋塞，向泵内灌水至满，然后关闭上水阀和泵的出口调节阀； 2. 启动水泵；
2. 启动水泵； 3. 启动组态王程序，进入“实验一”画面后，清空数据库； 4. 用出口调节阀调节流量，从大流量到小流量依次测取10~15组实验数据。当流量小于6m3/h时，用计量槽测取流量。待流动稳定后同时读取流量、压力、真空度、功率、水温等数据。 5. 实验完毕，关闭泵的出口阀，停泵。 6. 做好清洁卫生工作。

16 五、数据记录和整理 六、要求 1．写出实验报告。 2．绘制H-Q, N-Q,η-Q曲线，并进行分析。

17 实验四 对流传热系数的测定 一、实验目的 1、掌握对流传热系数α的测定方法，并分析影响因素；
2、学习如何用实验方法求出描述过程规律的经验公式,并检验通用的对流传热系数的准数关联式； 17

18 二、基本原理 根据传热基本方程、牛顿冷却定律以及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q以及各有关温度，即可算出α等。

19 三、实验装置及流程

20 四、操作要点 1、实验开始前，先熟悉配电箱各按钮与设备的对应关系以便正确开启按钮； 2、检查蒸气发生器中水位，使液位保持在1／2－2／3；
3、打开总开关和仪表开关； 4、实验开始时，关闭蒸汽发生器补水阀，接通蒸汽发生器的加热电源，打开不凝气阀门，并始终保持微开； 5、待蒸汽产生后开启风机，打开空气出口阀门，将空气流量控制在某一定值，待进、出口温度及壁温稳定后记录进、出口温度、壁温和压差读数．通过出口阀调节空气流量，可从最大流量调到最小流量重复实验8－10次，记录数据； 6、实验结束后，先停蒸汽发生器电源，再停风机电源，清理现场。

21 五、实验记录及数据处理

22 实验五 干燥操作和干燥速率曲线的测定 一、实验目的 1、了解气流常压干燥设备的基本流程和工艺原理 2、掌握物料干燥速率曲线的测定方法．
二、实验装置

23 四、实验步骤 1、将已知绝干质量为Ｇc的试样板量出长、宽、厚三维尺寸，计算出干燥面积Ａ；
2、用100ml量筒取30—50ml蒸馏水均匀倒在试样上让水份扩散至整个试样，然后称取湿试样质量Gi 3、检查天平是否灵活，并称出板状物料及框架质量，往湿球温度计加水，接通电源，让风机转动，调节风机进出口片式阀门 15， 调节阀４至预定风速值，即倾斜压差计示值为 15-25mmH2O 柱，调节电接点温度计至干燥实验的预定值即85-90℃,等干燥系统温度恒定后，打开干燥室门将湿试样放入。 4、立即加砝码使天平接近平衡，但砝码天平指针达平衡时，开动第一个秒表； 5、减去1-2克砝码，待水份再干燥至天平呈平衡时，待水份再干燥至天平呈平衡时，停第一个秒表，同时立即打开第二个秒表。以后每减去1-2克砝码，计时一次，如此往复进行。进入降速阶段后，每次减去的砝码可适当减少，直至试样接近平衡水分时为止； 6、关闭电源，从干燥室内取出试样。

24 五、实验记录及数据处理 六、绘制干燥实验曲线及干燥速率曲线 １、干燥实验曲线（x－t）； ２、干燥速率曲线（U－x）；
３，按照干燥速率曲线，讨论实验结果；

25 实验六 膜分离实验 一、实验目的 1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。
2．了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。 3．掌握膜分离流程，比较各膜分离过程的异同。 4．掌握电导率仪、紫外分光光度计等检测方法。 25

26 二、实验原理

27 三、实验装置

28 四、实验过程 （1）放出超滤组件中的保护液。 （2）用去离子水清洗加热50度后清洗超滤组件2~3次，时间30分钟。
以自来水为原料，考察料液通过超滤膜后，膜的渗透通量随时间的衰减情况，并考察操作压力和膜表面流速对渗透通量的影响。操作步骤如下： （1）放出超滤组件中的保护液。 （2）用去离子水清洗加热50度后清洗超滤组件2~3次，时间30分钟。 （3）在原料液储槽中加入一定量的自来水后，打开低压料液泵回流阀和低压料液泵出口阀，打开超滤料液进口阀、超滤清液出口阀和浓液出口阀，则整个超滤单元回路已畅通。 （4）启动泵至稳定运转后，通过泵出口阀门和超滤馏液出口阀门调节所需要的流量和压力，待稳定后每隔5分钟测定一定试验时间内的渗透液体积，做好记录（共12次）。 （5）调节膜后压力位0.02Mpa，稳定后，测量渗透液的体积，做好记录。 （6）依次增加膜后压力分别为0.04 Mpa、0.06 Mpa、0.08 Mpa、0.10 Mpa分别测量渗透液的体积，做好记录。 （7）利用去离子水清洗超滤组件2~3次，时间间隔30分钟。 （8）加入保护液甲醛溶液于超滤组件中，然后密闭系统，避免保护液的流失

29 五、实验报告 1、绘制各种膜分离工艺流程图； 2、绘制渗透液中浓液和清液的流量关系图并分析原因；