【考研类试卷】农学硕士联考食品工程原理真题2013年及答案解析.doc

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1、农学硕士联考食品工程原理真题 2013 年及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、B单选题/B(总题数：10，分数：20.00)1.水在一段光滑水平圆管中做稳定层流流动，若管道内径不变，流量加倍，则压降是原来的_。 A.1.6 倍 B.2 倍 C.3.2 倍 D.4.2 倍（分数：2.00）A.B.C.D.2.能用泵出口阀门调节流量的泵是_。 A.离心泵 B.轴流泵 C.转子泵 D.漩涡泵（分数：2.00）A.B.C.D.3.在空气-水蒸气间壁换热过程中，可采用_方法来提高传热速率。 A.提高蒸汽速度 B.提高空气流速 C.降低空气流速 D.提高蒸汽压强（分数：2.00）A.

2、B.C.D.4.灰体的基本特征是_。 A.透过率为零 B.反射率为零 C.吸收率不为零 D.吸收率为零（分数：2.00）A.B.C.D.5.当其他条件都保持不变时，提高转鼓真空过滤机的转速，则过滤机_。 A.生产能力提高 B.生产能力降低 C.滤饼厚度提高 D.滤饼厚度降低（分数：2.00）A.B.C.D.6.在精馏操作中，若进料条件、采出率不变，仅提高回流比，则_。 A.xW上升 B.xW下降 C.塔板数减少 D.热负荷增大（分数：2.00）A.B.C.D.7.离子交换机理包括_步骤。 A.2 个 B.3 个 C.4 个 D.5 个（分数：2.00）A.B.C.D.8.从牛奶中脱除少量盐分，

3、可采用_操作。 A.反渗透 B.纳滤 C.电渗析 D.超滤（分数：2.00）A.B.C.D.9.与单效蒸发相比，多效蒸发的特点是_。 A.节约能源 B.生产强度大 C.设备投资高 D.有效温差大（分数：2.00）A.B.C.D.10.常压湿空气的干球温度为 t，湿球温度为 tw，露点温度为 td，则有_。 A.t=tw=td B.tt wt d C.tt wt d D.tt w=td（分数：2.00）A.B.C.D.二、B判断题/B(总题数：10，分数：20.00)11.实际流体静止时无黏性，只有流动时才有。（分数：2.00）A.正确B.错误12.在其他条件不变时，提高泵的转速，流量将增大。（

4、分数：2.00）A.正确B.错误13.一般而言，固体表面的辐射能力越强，其吸收投射辐射能的能力就越大。（分数：2.00）A.正确B.错误14.降尘室的生产能力与沉降面积和沉降高度有关。（分数：2.00）A.正确B.错误15.正常逆流操作的吸收塔中，溶质浓度的分布是自下而上不断增大。（分数：2.00）A.正确B.错误16.对工业吸附剂的要求之一是具有大的比表面积。（分数：2.00）A.正确B.错误17.浸出平衡是指溶液主体浓度达到了饱和浓度(溶解度)。（分数：2.00）A.正确B.错误18.反渗透和电渗析的浓差极化一样，都是膜表面溶质浓度高于溶液主体浓度。（分数：2.00）A.正确B.错误19.

5、湿空气被加热后，干球温度、湿球温度都增大，但露点不变。（分数：2.00）A.正确B.错误20.在干燥过程中，湿物料中的自由水分是可以除去的水分。（分数：2.00）A.正确B.错误三、B简答题/B(总题数：2，分数：10.00)21.为什么在精馏过程中必须有塔顶回流液和塔底上升蒸汽?并在 t-x-y 图上示意之。（分数：5.00）_22.举出三个解释反渗透膜传递机理的模型(机理)，选择其中任一个模型说明其要点。（分数：5.00）_四、B计算题/B(总题数：2，分数：50.00)利用切割分子量 MWCO=100000 的超滤膜分离发酵液中的蛋白质，采用全回流(见本题附图)的操作方式。初始目标蛋白质

6、(M r=155000)的质量浓度为 1g/L，杂蛋白(M r=23000)的质量浓度为 3g/L，发酵液体积 1000L，透过液流量为 0.5L/s。超滤膜对目标蛋白质的截留率为 0.99，对杂蛋白的截留率为 0.5，设料液槽内浓度均匀一致，循环管路内液体流量可忽略不计。（分数：10.00）(1).若采用浓缩操作，求目标蛋白质的浓度达到 5g/L 所需时间；（分数：5.00）_(2).若采用洗滤操作去除杂蛋白，料液槽中添加缓冲液使料液体积保持恒定，求目标蛋白质的纯度(总蛋白中目标蛋白质的质量分数)提高到 95%所需时间，并计算此时目标蛋白质的收率。（分数：5.00）_拟用转鼓真空过滤机过滤某

7、悬浮液，悬浮液处理量为 20m3/h。已测得 K=810-4m2/s，q e=0.01m3/m3，每获得 1m3滤液可生成 0.04m3的滤饼。转鼓的浸没度为0.35，要求转鼓表面的滤饼厚度不低于 5mm。求：（分数：40.00）(1).转鼓真空过滤机的转速(r/min)；（分数：10.00）_(2).转鼓真空过滤机的转鼓面积。（分数：10.00）_(3).在逆流连续浸出设备中，将含油 20%(质量)的油籽进行浸出，实际共有 8 个浸出器，浸出的级效率为75%。已知原料量与新鲜溶剂之比为 1:0.56；在底流中每 1kg 不溶固体持液 0.5kg。求： (1)溢出液的量与原料量之比； (2)溢

8、出液的浓度； (3)油的回收率。（分数：10.00）_(4).在单效蒸发器内将 850kg/h 的某种水溶液从 15%连续浓缩到 30%。原料液在沸点下加入蒸发器，蒸发器的传热面积为 10m2，总传热系数为 894W/(m2)。在操作条件下溶液的各种温度差损失为 18，蒸发室的真空度为 80kPa。假设蒸发器的热损失、溶液的稀释热效应可以忽略。当地大气压为 100kPa。 饱和蒸汽压/kPa 20 60 80 100 120 140 160饱和温度/ 60.1 85.6 93.2 99.6 104.5 109.2 113汽化潜热/(kJ/kg) 2354.92293.92275.32259.5

9、2246.82234.42224.2试求：(1)水分蒸发量；(2)加热蒸汽消耗量；(3)加热蒸汽表压强。附表：水蒸气的热力学性质：（分数：10.00）_农学硕士联考食品工程原理真题 2013 年答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、B单选题/B(总题数：10，分数：20.00)1.水在一段光滑水平圆管中做稳定层流流动，若管道内径不变，流量加倍，则压降是原来的_。 A.1.6 倍 B.2 倍 C.3.2 倍 D.4.2 倍（分数：2.00）A.B. C. D. 解析：2.能用泵出口阀门调节流量的泵是_。 A.离心泵 B.轴流泵 C.转子泵 D.漩涡泵（分数：2.00）A. B.

10、 C.D. 解析：3.在空气-水蒸气间壁换热过程中，可采用_方法来提高传热速率。 A.提高蒸汽速度 B.提高空气流速 C.降低空气流速 D.提高蒸汽压强（分数：2.00）A.B. C.D. 解析：4.灰体的基本特征是_。 A.透过率为零 B.反射率为零 C.吸收率不为零 D.吸收率为零（分数：2.00）A. B.C. D.解析：5.当其他条件都保持不变时，提高转鼓真空过滤机的转速，则过滤机_。 A.生产能力提高 B.生产能力降低 C.滤饼厚度提高 D.滤饼厚度降低（分数：2.00）A. B.C.D. 解析：6.在精馏操作中，若进料条件、采出率不变，仅提高回流比，则_。 A.xW上升 B.xW下

11、降 C.塔板数减少 D.热负荷增大（分数：2.00）A.B. C.D. 解析：7.离子交换机理包括_步骤。 A.2 个 B.3 个 C.4 个 D.5 个（分数：2.00）A.B.C.D. 解析：8.从牛奶中脱除少量盐分，可采用_操作。 A.反渗透 B.纳滤 C.电渗析 D.超滤（分数：2.00）A.B.C. D.解析：9.与单效蒸发相比，多效蒸发的特点是_。 A.节约能源 B.生产强度大 C.设备投资高 D.有效温差大（分数：2.00）A. B.C. D.解析：10.常压湿空气的干球温度为 t，湿球温度为 tw，露点温度为 td，则有_。 A.t=tw=td B.tt wt d C.tt w

12、t d D.tt w=td（分数：2.00）A. B. C.D.解析：二、B判断题/B(总题数：10，分数：20.00)11.实际流体静止时无黏性，只有流动时才有。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：12.在其他条件不变时，提高泵的转速，流量将增大。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：13.一般而言，固体表面的辐射能力越强，其吸收投射辐射能的能力就越大。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：14.降尘室的生产能力与沉降面积和沉降高度有关。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：15.正常逆流操作的吸收塔中，溶质浓度的分布是自下而上不断增大。（分数：2.00）A.正确B.错误

13、解析：16.对工业吸附剂的要求之一是具有大的比表面积。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：17.浸出平衡是指溶液主体浓度达到了饱和浓度(溶解度)。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：18.反渗透和电渗析的浓差极化一样，都是膜表面溶质浓度高于溶液主体浓度。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：19.湿空气被加热后，干球温度、湿球温度都增大，但露点不变。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：20.在干燥过程中，湿物料中的自由水分是可以除去的水分。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：三、B简答题/B(总题数：2，分数：10.00)21.为什么在精馏过程中必须有塔顶回流液和塔

14、底上升蒸汽?并在 t-x-y 图上示意之。（分数：5.00）_正确答案：(只有对混合物进行部分汽化(或部分冷凝)，才能产生分离作用。以下图(a)为例(塔中任一块塔板 N)，来自于上面第 N-1 块塔板的溢流液与来自于下面第 N+1 块塔板的上升蒸汽在第 N 块塔板上发生了接触混合，由于上面下来的溢流液的温度低于下面上升蒸汽的温度，故对溢流液而言，它被加热发生部分汽化，而对上升蒸汽而言，它被冷却发生部分冷凝，从而离开第 N 块塔板的蒸汽浓度增大，离开第 N 块塔板的溢流液浓度减小，结果是发生部分分离。显然，塔顶回流液和塔底上升蒸汽缺一不可。 在 t-x-y图上的分离过程示意如(b)。 *)解析：

15、22.举出三个解释反渗透膜传递机理的模型(机理)，选择其中任一个模型说明其要点。（分数：5.00）_正确答案：(1)氢键模型；(2)优先吸附一毛细孔流动机理；(3)溶解一扩散模型(1)氢键模型。氢键模型认为，膜的表层很致密，其上有大量的活化点，键合一定数目的结合水，这种水已失去了溶剂化的能力，溶质不能溶解于其中。进料液中的水分子在压力下可与膜上的活化点形成氢键缔合，使该活化点上其他结合水被解缔下来，被解缔下的结合水又与下面的活化点发生缔合，使该点原有的结合水被解缔下来，这样水分子逐渐从膜面进入膜内，最后透过膜。而溶质是通过高分子链间空穴，以空穴型扩散透过膜的。(2)优先吸附-毛细孔流动机理。此

16、理论由 Sourirajan 提出，他认为反渗透是受膜的表面现象所控制，与溶液接触的膜表面具有适宜的化学性质和适宜尺寸的膜孔径。前者是指膜可以优先吸附或优先排斥溶液中的某组分。由于反渗透膜表面具有亲水基团，因此在膜表面可以优先吸附一层水分子，约有 2 个水分子厚度，溶质被排斥。这层水在外压的作用下进入膜表面的毛细孔，并通过毛细孔透过膜。根据这一机理，定义膜孔径等于纯水层厚度 t 的 2倍时(510)10 -10m为膜的临界孔径。当膜孔径在临界孔径的范围内时，孔隙中充满纯水，溶质无法通过；如孔隙大于临界孔径，就会有部分孔隙让溶质通过。(3)溶解-扩散模型。该模型(Lonsdale 和 Riley

17、 等提出)认为反渗透膜具有完全致密的界面，水和溶质透过膜不是空隙作用，而是水和溶质与膜相互作用并溶解在膜中，然后在化学位梯度的推动下在膜中扩散并透过膜。溶剂与溶质透过膜的过程可分为三步：溶剂(质)在高压侧吸附和溶解于膜中；在化学位差的推动下溶剂(质)以分子扩散透过膜；溶剂(质)在膜的透过液侧表面解吸。)解析：四、B计算题/B(总题数：2，分数：50.00)利用切割分子量 MWCO=100000 的超滤膜分离发酵液中的蛋白质，采用全回流(见本题附图)的操作方式。初始目标蛋白质(M r=155000)的质量浓度为 1g/L，杂蛋白(M r=23000)的质量浓度为 3g/L，发酵液体积 1000L

18、，透过液流量为 0.5L/s。超滤膜对目标蛋白质的截留率为 0.99，对杂蛋白的截留率为 0.5，设料液槽内浓度均匀一致，循环管路内液体流量可忽略不计。（分数：10.00）(1).若采用浓缩操作，求目标蛋白质的浓度达到 5g/L 所需时间；（分数：5.00）_正确答案：(求浓度达到 5g/L 时的时间。设在超滤的任意时刻 t，发酵液体积为 V，目标蛋白质的浓度为 Cb，透过液中目标蛋白质的浓度为 Cp。在dt 时间间隔内对发酵液体积和目标蛋白质做衡算：-Vcdt=dV (1)-VcCpdt=d(VCb) (2)积分式(1)可得：V=V0-Vct (3)将式(3)及 Cp=(1-R)Cb代入式(

19、2)，整理并积分可得：*代入已知数据：*解得：t=1606(s)=0.446(h)。)解析：(2).若采用洗滤操作去除杂蛋白，料液槽中添加缓冲液使料液体积保持恒定，求目标蛋白质的纯度(总蛋白中目标蛋白质的质量分数)提高到 95%所需时间，并计算此时目标蛋白质的收率。（分数：5.00）_正确答案：(求目标蛋白质纯度达 95%的时间及回收率。在 dt 时间间隔内目标蛋白质和杂蛋白做衡算：-VcCb(1-R)dt=V0dCb (4)-VcCb(1-R)dt=V0dCb (5)因为*所以 Cb2=19Cb2积分(4)、(5)两式可得：*代入已知数据：*解得：C b2=0.04846(g/L)所以*目标

20、蛋白质的回收率：*)解析：拟用转鼓真空过滤机过滤某悬浮液，悬浮液处理量为 20m3/h。已测得 K=810-4m2/s，q e=0.01m3/m3，每获得 1m3滤液可生成 0.04m3的滤饼。转鼓的浸没度为0.35，要求转鼓表面的滤饼厚度不低于 5mm。求：（分数：40.00）(1).转鼓真空过滤机的转速(r/min)；（分数：10.00）_正确答案：(求转鼓真空过滤机的转速。 以滤液体积计的过滤机生产能力为： * 单位过滤面积的滤液量： * 恒压过滤方程： * *)解析：(2).转鼓真空过滤机的转鼓面积。（分数：10.00）_正确答案：(求转鼓真空过滤机的过滤面积。生产能力：Q=nV=nA

21、q所以*转鼓真空过滤机的转速为 0.927r/min，过滤面积为 2.77m2。)解析：(3).在逆流连续浸出设备中，将含油 20%(质量)的油籽进行浸出，实际共有 8 个浸出器，浸出的级效率为75%。已知原料量与新鲜溶剂之比为 1:0.56；在底流中每 1kg 不溶固体持液 0.5kg。求： (1)溢出液的量与原料量之比； (2)溢出液的浓度； (3)油的回收率。（分数：10.00）_正确答案：(以 F=100(kg/h)为基准。 A=1000.2=20(kg/h) B=1000.8=80(kg/h) L=800.5=40(kg/h) S=V=1000.56=56(kg/h) 全系统的物料衡

22、算： 100+56=E+40+80 所以 E=36(kg/h) E/F=36/100=0.36 级数计算式： * (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% * 溢出液的量与原料量之比为 0.36；溢出液的浓度为 52%；油的回收率为 93.6%。)解析：(4).在单效蒸发器内将 850kg/h 的某种水溶液从 15%连续浓缩到 30%。原料液在沸点下加入蒸发器，蒸发器的传热面积为 10m2，总传热系数为 894W/(m2)。在操作条件下溶液的各种温度差损失为 18，蒸发室的真空度为 80kPa。假设蒸发器的热损失、溶液的稀

23、释热效应可以忽略。当地大气压为 100kPa。 饱和蒸汽压/kPa20 60 80 100 120 140 160饱和温度60.185.693.299.6104.5109.2 113/汽化潜热/(kJ/kg)2354.92293.92275.32259.52246.82234.42224.2试求：(1)水分蒸发量；(2)加热蒸汽消耗量；(3)加热蒸汽表压强。附表：水蒸气的热力学性质：（分数：10.00）_正确答案：(绝对压强为 20kPa 时，二次蒸汽的温度为 60.1，汽化潜热为 2354.9kJ/kg。(1)水分蒸发量。*(2)加热蒸汽消耗量。(3)加热蒸汽表压强。由于沸点进料，且忽略热损失，则传递的热量为：Q=Wr=0.1182354.9103=2.78105(W)传热温差为：*溶液的沸点为：t1=T1+=60.1+18=78.1()加热蒸汽温度为：T=t+t 1=31.1+78.1=109.2()查得该温度下水的饱和蒸汽压为 140kPa，故加热蒸汽的表压强为 40kPa。水的饱和蒸汽压为 140kPa 时，汽化潜热为 2234.4kJ/kg。D=Q/r=2.78105/(2234.4103)=0.124(kg/s)=446(kg/h)水分蒸发量为 425kg/h，加热蒸汽消耗量为 446kg/h，加热蒸汽表压强为 40kPa。)解析：