工程原理

第一篇：工程原理

（三）课程任务

通过本课程设计使学生在以下几个方面得到锻炼：

1、掌握食品工程或设备设计的程序和方法；

2、查阅资料、选用公式和搜集数据的能力；

3、独立开展食品工程或设备设计、计算及选用能力；

4、用文字和图表清晰、准确表达自己的设备思想的能力；

5、树立既考虑技术上的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性，并注意操作时的劳动条件和环境保护的设计思想，并在这一设计思想的指导下，分析和解决实际生产问题的能力

2、设计说明书必须规范。设计说明书的框架：

（1）封面（2）设计任务书（3）目录（4）正文（5）参考文献

3、设计内容要完整、系统，且表达要科学、合理、规范，特别是工艺流程图、装配图

等的表达必须符合国家有关工程和机械制图标准的规定。

《食品工程原理》课程设计任务书5

一、设计题目

魔芋片流化干燥系统设计

二、设计任务

设计一套热风循环利用的三段式魔芋片流化干燥装置。

三、设计条件

每天（一班，8h）干燥鲜魔芋5吨，鲜魔芋含水量为86%，魔芋片含水量为14%；热内炉提供的热风温度为140℃；第一段设置温度130℃，时间5min； 第二段设置温度110℃，时间25min； 第三段设置温度90℃，时间15min；热损失为10%；魔芋湿片厚度为2mm，面积最大为15cm2，密度为1.35kg/m3。常压干燥。

四、设计要求

1、设计出整个系统的工艺流程，并进行说明和论证；

2、通过工艺计算（物料衡算、能量衡量）进行设备选型或设计，并做出必要说明（设备的主要性能参数及要求）；

3、绘制方案流程图、物料流程图和带控制点的工艺流程图；

4、对设计进行自我评价和讨论；

5、撰写设计说明书（封面、目录、概述、正文、参考文献）。

第二篇：工程结构设计原理

荷载设计值和标准值有什么关系？

答案：荷载的设计值等于荷载的标准值乘荷载分项系数。这在荷载规范中已有明确规定，永久荷载的分项系数为1.2或1.35；可变荷载为1.4或1.3。所以设计值会比标准值要大

材料强度设计值与材料强度标准值有什么关系？

材料强度的设计值等于材料强度的标准值乘材料强度的分项系数。在现行各结构设计规范中虽没有给出材料强度的分项系数，而是直接给出了材料强度的设计值，但你如果仔细研究是不难发现标准值和设计值之间的系数关系的。材料强度的分项系数一般都小于1。各种分项系数在某种意义上可以理解为是一种安全系数。材料分项系数：是一个大于1.0的系数，考虑材料强度低于标准值的可能性。

例如，钢筋在受到外力作用下会产生变形，变形过程分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。在屈服阶段之前，如果卸去外力，还可以恢复到以前状态（物理变化），标准值说的就是下屈服值（例：HRB335钢筋屈服点为335Mpa。抗拉强度为最大力强度，即为455Mpa.）一般设计时都采用屈服强度为设计值，所以设计值远远小于抗拉强度，就是考虑到钢筋在收到外力作用下的变形，（即：在达到屈服强度还可以回复原来状态）。

1、作用及作用效应

(1)作 用：引起结构内力和变形的一切原因。

直接作用：直接以力的不同集结形式作用于结构，也称为荷载；

间接作用：不是直接以力出现，但是对结构产生内力。

(2)作用效应：作用在结构上产生的内力和变形等。

由直接作用(荷载)引起的效应称为荷载效应。

2、S — 作用效应 Action Effect ：结构上的作用是使结构产生内力、变形和裂缝的原因的总称，分为直接作用和间接作用，作用效应即为作用引起的构件内力。R — 结构抗力 Resistant：结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]。

S < R可靠S = R极限状态S > R失效

2、作用的分类

(1)按照随时间的变异性分类

永久作用：不随时间变化，或变化幅度可以忽略；

可变作用：随时间变化，且变化幅度不可以忽略；

偶然作用：可能，但不一定出现，一旦出现效应很大。

(2)按照随位置的变异性分类

固定作用：在结构空间位置上具有固定的分布；

可动作用：在结构空间位置一定范围内可以任意分布。

(3)按照结构的反应分类：

静态作用：对结构不产生动力效应，或小的可以忽略；

动态作用：对结构产生动力效应，且不可以忽略。荷载的代表值

(1)实质：以确定值（代表值）表达不确定的随机变量，便于设计时，定量描述和运算。

(2)取值原则：根据荷载概率分布特征, 控制保证率。

代表值取值

永久荷载的代表值

标准值Gk：取设计基准期内最大荷载概率分布的平均值，保证率50%；

可变荷载的代表值

标准值Qk：基本代表值，保证率尚未统一，依据工程经验，可查荷载规范；

准永久值Ψq Qk ：对可变荷载稳定性的描述，在使用期内具有较长的持续时间，类似于永久荷载，等于标准值乘准永久值系数；组合值Ψc Qk ：两种或（以上）可变荷载作用时，都以标准值出现的概率小，因此对标准值乘以组合系数进行折减。

2、材料强度的标准值

(1)实质：以确定值（标准值）表达不确定值，便于应用。

(2)标准值取值：根据材料强度概率分布的0.05分位值，即95%保证率的要求确定。

3、抗力的概率分布模式

抗力由多个随机变量相乘而得，函数近似服从对数正态分布

结构的功能

（1）安全性：要求结构承担正常施工和正常使用条件下，可能出现的各种作用，而不产生破坏。并且在偶然事件发生时以及发生后，能保持必需的整体稳定性，不至于因局部损坏而产生连续破坏。

（2）适用性：要求结构在正常使用时满足正常的要求，具有良好的工作性能。

（3）耐久性：要求结构在正常使用和维护下，在规定的使用期内，能够满足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蚀等不能超过规定的限制等。

2、极限状态

(1)定义：极限状态是判别结构是否能够满足其功能要求的标准，指结构或结构一部分处于失效边缘的状态。

(2)分类：

承载能力极限状态：是判别结构是否满足安全性要求的标准，指结构或结构，构件达到最大承载能力或不适于继续加载的变形。

正常使用极限状态：是判别结构是否满足正常使用和耐久性要求的标准，指结构或构件达到正常使用或耐久性的某些规定限值。

1、功能函数与极限状态方程

(1)功能函数 Z=R-S=g(X1,X2,X3….Xn)

(2)结果分析

Z=R-S>0：处于可靠状态；

Z=R-S<0：处于不可靠状态，即失效；

Z=R-S=0：处于极限状态，此方程称极限状态方程

2、结构的可靠性

(1)关于结构设计

本质：对比、控制R和S，即保证R-S>0

问题：R和S为随机变量，功能函数值Z是随机变量，绝对保证R大于S不可能！解决方法：控制可靠度，绝大多数情况下：R>S允许极少数情况下：R

(2)结构可靠度和失效概率

可靠度(可靠概率)：是结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，以失效概率：结构不能完成预定功能的概率，以Pf表示。

对于结构设计而言，如何设计的安全呢？

荷载取值越大，内力值就越大，设计的构件截面尺寸也愈大，结构愈安全；

材料强度取值越低，结构所需截面越大，结构愈安全。

结构的可靠概率与失效概率的关系

结构抗力R与作用效应S都是随机变量，因此功能函数Z=R-S也是随机变量

Z>0结构可靠；Z=0结构处于极限状态；Z<0 结构失效

荷载效应的表达

 采用荷载代表值来描述荷载的大小

对于永久荷载，其代表值就是标准值，即结构自重；

对于可变荷载，其代表值分别为标准值、组合值和准永久值

根据建筑结构的重要性将结构分为三个安全等级，采用结构重要性系数来体现。

g0 ——结构重要性系数一级 － g0＝1.1二级 － g0＝1.0三级 － g0＝0.9

双向受拉：强度接近单向受拉强度

双向受压：抗压强度和极限压应变均有所提高

一拉一压：强度降低

Ps表示。

第三篇：制药工程原理

物料衡算：是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。

热量衡算：是能量衡算的一种形式，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。

过程速率：是指物理或化学变化过程在单位时间内的变化率。

密度：单位体积的流体所具有的质量。

压力：流体垂直作用于单位面积上的力。

流量：流体在单位时间内流过管道任意一截面的流体量称为流量。

流速：单位时间内流体在流动方向所流过的距离。

直管阻力：流体经流直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力。

局部阻力：流体流经管路中管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等引起的阻力。

Re≤2000时，流动类型属于滞流，Re≥4000时，属于湍流，Re在2000-4000为过渡流。

滞流时平均流速为管中心的最大流速的0.5，湍流时的平均流速约为管中心的最大流速的0.8.层流底层：边界层内近壁面出一层薄膜，无论边界层的流型为层流或湍流，骑流动类型均为层流。

伯努利方程的物理意义：①理想流体在管道内作稳定流动时，在任一截面上总能量为一常

②能量在不同形式间可以相互转化，当某一形式能量数值，因条件

而发生变化时，相应地引起其他能量数值变化。

泵：用于液体提供能量的运输设备。

风机和压缩机：用于气体提供能量的运输设备。

离心泵的工作原理：泵的主要部件有叶轮、泵壳、泵轴、排出口和吸入口。具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内,并紧固于泵轴上.泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接,侧旁的排出口与排出管路相连接.泵轴用电机或其他动力装置带动.启动前,先将泵壳内灌满被输送液体,启动后,泵轴带动叶轮一起旋转,充满叶片之间的液体也随着转动,在离心力的作用下,从叶轮中心被抛向叶轮外围,以很高流速(15-25m/s)流入泵壳,在壳内减速,经过能量转换,达到较高的压力,从泵的排出口通过管路,输送至所需的场所。

气缚：由于空气密度很小,所产生的离心力也很小,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内,虽启动离心泵,但不能输送液体,此种现象称为气缚。

气蚀现象：离心泵运行时，泵内从吸入口到排出口的压力是变化的，等于或低于在该温度下液体的饱和蒸汽压力，就忽悠蒸汽从液体中大量逸出，形成许多蒸汽和气体混合物小气泡。这些小气泡随液体流到高压区时，旗袍迅速破裂或凝结，体积邹然缩小，周围液体以高速冲向气泡中心，撞击叶轮，空气中的氧气对叶轮也有腐蚀作用，金属表面逐渐因疲劳而破坏。这种现象叫做气蚀现象。

离心泵的主要性能参数：流量、压头、效率、轴功能。

离心泵的特性曲线：①H-Q曲线，表示泵的压头与流量的关系。②N-Q曲线，表示泵的轴功率与流量的关系。③η-Q曲线，表示泵的效率与流量的关系。

离心泵的工作点：管路的特性曲线和泵的特性曲线的交点。

并联适用于低阻管路，串连适用于高阻管路。

离心通风机的工作原理与离心泵完全相同。

离心通风机的主要性能参数有风量、风压、轴功率与效率。

重力沉降的基本原理：一种使悬浮在流体中的固体颗粒下沉而与流体分离的过程。它是依靠地球引力场的作用，利用颗粒与流体的密度差异，使之发生相对运动而沉降，即重力沉降。重力沉降是从气流中分离出尘粒的最简单方法。只有颗粒较大，气速较小时，重力沉降的作用才较明显。

悬浮在介质中的分散体系质点要受到重力和浮力的作用，其所受的净力为：

F＝V(ρ-ρ0)g式中V为单个质点的体积；ρ和ρ0分别为质点与介质的密度;g为重力加速度。若ρ＞ρ0,则质点下沉；反之则上浮。因此,只要质点与介质的密度不等,质点在引力场作用下就要朝一个方向浓集，或沉于容器的底部或浮于介质的上层。但另一方面,由于质点的浓集,体系出现浓差，因而产生扩散作用。扩散与沉降是两个相对抗的过程。沉降使质点沿着沉降方向浓集；扩散则相反，使质点在介质中均匀分布。质点小时,扩散起主要作用,因而分散体系在动力学上是稳定的。质点大时,沉降起主要作用,质点在重力场中沉降，体系不稳定，粗分散体系即属于这种情况。在中间状态,沉降与扩散成平衡,质点在介质中浓度随着高度不同有一平衡分布。

沉降：是依靠某种力的作用，利用流体与颗粒间的密度差，使质检发生相对运动而分离的过程。

重力沉降：由地球引力作用而发生的颗粒沉降。离心分离:利用惯性离心力来分离液态非均相混合物的机械，常用来从悬浮液分离固体颗粒和纤维状物质，也可用来从乳浊液中分离出重液和轻液。

离心机的主要类型：①三足式离心机②卧式刮刀卸料离心机③活塞推料离心机④管事高速离心机⑤碟片式离心机。

搅拌器的作用原理：搅拌器又电机或直接通过减速装置传动，讲机械能施加于液体，促使液体作旋转运动，其作用原理与泵的叶轮相同，即向液体提供能量。

搅拌器的强化措施：①提高搅拌器转速②抑制抑制搅拌槽内的“打旋”现象，在搅拌槽内安装挡板，破坏循环回路的对称性③控制回流液体的速度和方向。

放大：在刚才上江中型试验所取得的最佳操作条件及搅拌器的工艺参数，经过适当的计算处理，从而获得为涉及工业生产规模所需的搅拌装置的操作条件和数据，这一过程称为放大。工业上的传热过程：①直接接触式传热②间壁式传热③蓄热式传热。

热流量:即单位时间内热流体通过整个换热器的传热面传递给冷流体的热量。

热流密度：即单位传热面积的热流量。

稳定传热：传热系统中各点温度仅随位置变，而不随时间变的传热过程。

热传导：起因与物体内部分子微观运动的一种传热方式。

热传导基本原理：固体内部的热传导是由于相邻的分子在碰撞时传递振动能的结果，气体是由于连续而不规则的分子运动，热传导也可因物体内部自由电子的转移而发生。

对流传热：是指流体与固体壁面间的热量传递过程，即由流体讲热量传递给壁面，或有壁面讲热量传递给流体的过程。

对流传热的原理：对流传热过程中的机理和热流量许多因素相关，主要依靠流体的质点移动和混合来进行热量传递。

牛顿冷却定律：即单位时间内以对流方式传递的热量与传热面积和温度差正比。

影响对流传热的因素：①流体的种类②流体的相态③流体的性质④流体的流动状态⑤流体的对流状况⑥传热面的形状、大小和位置。

辐射：物体以电磁波方式传递能量的过程。

热辐射：由于热的原因以电磁波的形式向外发射并进行传播能量的过程。

换热器选型原则：①满足生产工艺要求，不论是设计或选型都要必须符合工艺要求。②换热效率要高，以保证有较大的传热系数。③结构简单，使用可靠。④安装、检修、清洗方便。⑤经济性。

单效蒸发：是蒸发时二次蒸汽移除后不再利用，只是单台设备的蒸发。对于单效蒸发，在给定生产任务和确定了操作条件后，通常需要计算水分蒸发量、加热蒸汽消耗量和蒸发器的传热面积。

多效蒸发：将一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一蒸发器，利用其凝结放出的热加热蒸发器中的水，两个或多于两个串联以充分利用热能的蒸发系统。

蒸发的原理：蒸发过程是浓缩溶液的过程，通过蒸发使溶剂与溶质分离开来，因此，蒸发也是挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的单元操作。

蒸发器的辅助设备主要由除沫器和冷凝器。

真空蒸发：使溶液在减压下蒸发的过程。

多效蒸发的流程：第一效加入加热蒸汽，从第一效产生的二次蒸汽作为第二效的加热蒸汽，而第二效的加热时却相当于第一效的冷凝器，从第二效产生的二次蒸汽又作为第三效的加热蒸汽，如此串连多个蒸发器，就组成了多效蒸发。最后一效的二次蒸汽进入冷凝器，用睡冷却冷凝成水而移除。

蒸发过程的节能措施：①多效蒸发②回收冷凝水的热量③额外蒸汽④热泵蒸发。挥发度 ：表示某种纯粹物质(液体或固体)在一定温度下蒸气压的大小。

相对挥发度：习惯上将溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比。蒸馏原理：利用液体混合物部分气化时，其中各种组分挥发度差异，使其加以分离的单元操作。

简单蒸馏为间歇操作过程。平衡蒸馏是连续蒸馏过程。

精馏原理：精馏的实质就是利用多次部分气化和多次部分冷凝，以分离液体混合物的操作过程。

恒摩尔流的满足条件：①各组分的摩尔气化热相等②气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略。③保温良好，塔的热损失可以忽略不计。

适宜回流比的选择：全程回流和最小回流比都不能再生产商采用，仅是最大值和最小值。实际采用的回流比应介于两者之间。适宜回流比应通过经济衡算来决定，即操作费用和设备费用之和为最低时的回流比。

理论版：是指离开该塔板的气液两相达到平衡状态的塔板。

塔板的结构：塔板，气体通道—塞孔、溢流堰和降液管等。

填料塔的结构：为一圆形筒体，桶内分层安防一定高度的填料层。

湿基含水量：以湿物料为计算基准，即湿物料中水分的质量分数。

干基含水量：以绝干物料为计算基准，即湿物料中水分的质量与绝干物料的质量之比。

无聊中所含水分：结合水，非结合水，平衡水分，自由水分。

干燥器分类：厢式干燥器、带式干燥器、真空耙式干燥器、转筒式干燥器、喷雾干燥器、沸腾干燥器、气流干燥器、冷冻干燥器、红外干燥器、微波干燥器。

粉碎：是记住机械力将大块固体药物制成适宜程度的碎块或细粉的操作过程。

粉碎度：又称粉碎比，是药物在粉碎前的粒径与粉碎后的粒径之比，它是检查粉碎操作效果的一个重要指标。

粉碎机理：药物被粉碎时，收到外加的作用力，其内部相应产生应力，当内应力超过药物本身的分子间力时即可引起药物的破碎，使药物的表面积增大，从而使机械能转化为表面能。

粉碎方法：①循环粉碎和开路粉碎。适用于粗碎或为进一步细碎做准备的粉碎。②干法粉碎和湿法粉碎。适用有刺激性、毒性。③单独粉碎和混合粉碎。④低温粉碎。多用于熔点低，常温下有热可塑性保留挥发性有效成分的药物。

提取原理：浸润阶段，溶解阶段，扩散阶段，置换阶段。

固液提取工艺流程：单管单级浸渍提取，索氏提取，温浸法。热回流法，单级循环提取，单罐错流提取，加压提取，半连逆流续提取，连续逆流提取，连续混流提取。

板式塔和填料塔的比较

(1)填料塔操作范围小,当液体负荷过大时,容易产生液泛;当液体负荷较小时,填料表面不能很好地润湿.设计良好的板式塔,则具有较大操作范围.(2)填料塔不易处理易聚合或含有固体悬浮物的物料,由于填料易被堵塞,切不易清洗,宜采用板式塔.(3)气液传质过程中,需要移去反应热和溶解热,因板式塔易于在塔板上安装冷却盘管,易用板式塔.同样,当有侧线出料时,填料塔不如板式塔方便.(4)处理量小,或所需的塔径不大时,应选用结构简单,造价低廉的填料塔.(5)对热敏性物系,宜采用填料塔.因填料塔内的滞液量较板式塔少,物料在塔内的停留时间短.(6)对易起泡物系,填料塔更适合,因填料对泡沫有限制和破碎作用

(7)对腐蚀性物系,因填料便于耐腐蚀材料制作,故多采用填料塔

(8)填料塔压力降较板式塔小,因而对真空操作更适宜。

恒沸精馏流程图：在恒沸精馏塔I中部加入接近恒沸组成的乙醇-水溶液,塔顶加入苯.精馏时,沸点最低的三组分恒沸物由塔顶蒸出,经冷凝并冷却至较低的温度后在分层器分成为:上层苯相,下层水相.其中苯相回流入I塔作回流,苯作为挟带剂循环使用.I塔釜残液为高纯度乙醇.分层器中的水相进入塔II以回收其中的苯.II塔塔顶所得的恒沸物并入分层器中,塔II釜残液为稀乙醇,可用普通精馏塔III回收其中的乙醇.III塔釜残液几乎是纯水,在操作中苯是循环使用的,但因有损耗,故隔一段时间后需补充一定量的苯。

萃取精馏流程:原液加入萃取精馏塔的中部,添加剂酚在靠近塔顶处加入,以使塔内各板的液相中均保持一定比例的酚,沸点最低异辛烷由塔顶蒸出,在酚加入口以上设置少数的塔板以捕获少量被气化的酚,避免从塔顶逸出,塔顶这些少数塔板为酚的吸收.因萃取剂的挥发性一般很小,吸收段仅一,二块板即可。

萃取精馏与恒沸精馏的比较

(1)恒沸精馏添加剂必须与被分离组分形成恒沸物,而萃取精馏无此限制,故萃取精馏添加剂选择范围广泛

(2)恒沸精馏添加剂被气化由塔顶蒸出,此项气化热消耗较大,尤其是当馏出液比例较大时,其经济性不及萃取精馏

(3)由于萃取剂不断由塔顶加入,故萃取经理不宜用于间歇操作,而恒沸精馏从大规模连续性生产至小型间歇精馏均能方便地操作。

第四篇：《食品工程原理》教学大纲.

《食品工程原理》教学大纲

课程编号：041010412 适用专业：食品科学与工程 学时数：64 学分数：4.0 执笔者：花旭斌

编写日期：2006年12月

一、课程的性质和目的

食品工程原理研究和介绍食品工业生产中传递过程与单元操作的基本原理、内在规律、常用设备及过程的计算方法。食品工程原理是食品科学与工程专业的一门重要专业基础课程。

通过学习本课程，要求学生掌握动量、热量和质量传递的基本原理，运用这些理论并结合所学的物理化学和数学等基础知识，研究食品加工过程中各种单元操作的内在规律和基本原理。熟悉典型单元操作设备的构造、工作原理和工艺和计算。主要的单元操作包括：流体输送与压缩、制冷技术、过滤、沉降、离心分离、固体流态化、气力输送、传热、蒸发、气体吸收、蒸馏和物料干燥等。

培养学生具有针对食品生产实际，正确选择适合的单元操作的能力；组成和完善生产工艺过程的能力；正确进行过程的物料衡算、能量衡算和设备选型配套设计计算的能力。在实验教学中，培养学生严谨认真的科学态度，重视实验操作技能的训练，掌握实验数据的整理和分析方法。在工程设计计算中会正确查阅工程手册中各种工程图表，获取设计计算有关参数。

二、课程的教学内容和学时分配

绪论（1学时）

教学内容：

食品工程原理课程的性质和地位，现代食品工业的特点，食品工程与化学工程的关系，食品工程原理课程的特点、内容及任务

教学要求：

理解食品工程原理课程的性质和地位，食品工程原理课程的特点、内容及任务，现代食品工业的特点，掌握单元操作中常用的基本概念、单位换算 重点：

单元操作中常用的基本概念，单位制及量纲分析 难点： 量纲分析

第1章 流体流动与输送（13学时）

教学内容：

流体的物理性质及作用在流体上的力，流体静力学基本方程式及其应用，流体流动的基本方程，管内流动及管路计算，流速及流量的测量，非牛顿流体，液体输送设备，气体压缩和输送设备

教学要求：

1、理解流体的主要物理性质、作用在流体上的力，掌握流体静力学基本方程式及其应用

2、掌握稳定流动、流速与流量、连续性方程，3、掌握理想不可压缩流体的能量守恒—柏努利方程式，柏努利方程的应用，实际流体稳定流动的能量守恒

4、管内流动及管路计算 掌握流动类型及其判别，掌握流体在圆直管内流动的沿程阻力及计算，计算圆直管沿程阻力的通式，滞留、湍流的流速分布及摩擦阻力系数的确定，掌握管路局部阻力及其计算

5、流速及流量的测量

掌握毕托管、孔板流量计及文丘里流量计、转子流量计的结构及工作原理，并能正确使用。

6、非牛顿流体

理解非牛顿流体的类型，理解假塑性和胀塑性流体作层流流动时的速度分布和流量，理解非牛顿流体的流动阻力

7、理解泵的类型、工作原理、特点及应用，掌握离心泵的工作原理及性能，离心泵基本方程、主要性能参数、离心泵的特性曲线、气蚀现象与允许安装高度、泵的工作点，泵的选型。

8、理解离心通风机和鼓风机、往复式压缩机的工作原理、性能及分类，理解往复式压缩机的选型。

重点：

连续性方程，阻力损失及计算，流量的测量，泵的性能参数 难点：

摩擦阻力系数的确定，阻力损失计算

第2章 传热（13学时）

教学内容：

热传导，对流换热，稳定传热的计算，不稳定传热，辐射，换热器 教学要求：

1、理解传热在食品加工过程中的应用、传热的三种基本方式

2、掌握热传导的基本概念和付立叶定律，平壁的热传导，圆筒壁的热传导

3、掌握对流换热的基本概念，对流换热的类型、传热膜系数，各类对流换热传热膜系数的确定传热边界层

4、掌握稳定传热过程的计算，理解传热的强化和热绝缘

5、理解不稳定导热，不稳定对流传热，两物体的相互辐射，辐射和对流的联合传热，辐射加热方法和设备

6、理解换热器的结构及原理及通过换热器的传热过程 重点：

导热、对流传热的基本计算，对流传热系数关联式计算对流传热系数，稳定传热过程的计算与应用

难点：

对流传热系数关联式计算对流传热系数，稳定传热过程的计算与应用

第3章 食品冷冻技术（4学时）教学内容：制冷技术基本原理，制冷剂和载冷剂，食品的冷冻，食品速冻方法和速冻装置，冷藏库，食品冷藏链

教学要求：

1、理解制冷的基本概念和制冷原理和方法，理解制冷剂和载冷剂

2、掌握水的冻结曲线，3、理解空气冻结法，间接接触冻结法，直接接触冻结法

4、理解冷藏库的类型、组成与布置、隔热与防潮，理解冷藏库容量的计算、冷负荷的计算，理解装配式冷藏库

5、理解食品冷藏链的组成与结构，冷藏运输，冷冻销售 重点：

食品的冻结曲线，水分结冰率与最大冰晶生成区，冻结对食品的影响，食品冻结的速度与时间

难点：

食品冻结的速度与时间

第4章 非均相物系的机械分离（5学时）

教学内容：

过滤、沉降、离心分离、气溶胶分离 教学要求：

1、掌握过滤的基本概念和理论，过滤设备，理解过滤过程的计算

2、理解颗粒在流体中的运动、球形颗粒在流体中的重力沉降、实际沉降过程、沉降设备及其计算

3、掌握颗粒、液滴在离心力场中的运动，理解离心机的类型及离心机生产能力的计算

4、掌握气溶胶的种类及气溶胶分离的作用，气溶胶中悬浮物的分离方法，理解气溶胶的离心沉。

重点：

过滤设备，颗粒、液滴在离心力场中的运动，气溶胶中悬浮物的分离方法 难点： 过滤设备

第5章 混合、乳化（4学时）

教学内容：

液体搅拌混合的基本理论，搅拌器的性能，搅拌器的功率，乳化，气液混合原理、方法和设备

教学要求：

1、理解液体搅拌混合的基本理论，搅拌器的性能，搅拌器的功率

2、掌握乳化机理，乳化液的稳定性及影响因素，乳化剂及其作用，乳化液形成的方法，乳化设备

3、理解气液混合原理、方法和设备 重点：

液体搅拌混合的基本理论，乳化机理，乳化液的稳定性及影响因素，乳化剂及其作用，乳化液形成的方法，乳化设备

难点：

乳化机理，乳化液的稳定性，乳化设备

第6章 吸收（8学时）

教学内容：

物质传递原理，气体吸收 教学要求：

1、掌握单相传质：分子扩散及费克定律，静止或层流中的扩散传质；对流扩散传质；扩散系数。掌握相际间的传质：双膜理论；传质基本方程。

2、理解收基本概念，掌握吸收原理：吸收过程；吸收设备（塔设备）；吸收操作的相平衡；亨利定律；吸收速率。

3、掌握低浓度气体吸收过程的计算：逆流操作的物料衡算及操作线方程 重点：

费克定律，双膜理论，传质基本方程，吸收原理 难点：

双膜理论，吸收操作的相平衡，操作线方程

第7章 蒸馏（8学时）

教学内容：

蒸馏原理，双组分连续精馏，板式塔中双组分连续精馏的计算 教学要求：

1、掌握蒸馏原理

2、掌握双组分理想溶液的气—液相平衡，塔内气—液接触传质过程，能理解精馏设备的结构及工作情况，理解非理想双组分溶液简介，掌握板式塔中双组分连续精馏的计算

3、理解理论板的概念及恒摩尔流假设，掌握连续精馏的物料衡算和操作线方程、进料状况和加料方程、精馏操作塔板数的求法（逐板计算法、图解法）、塔板效率及实际塔板数的确定、回流比的选择

重点：

蒸馏原理，双组分理想溶液的气—液相平衡，塔内气—液接触传质过程，连续精馏 难点：

双组分理想溶液的气—液相平衡，连续精馏计算

第8章 蒸发（3学时）

教学内容：

单效真空蒸发，多效蒸发，蒸发设备 教学要求：

1、理解蒸发的定义、条件，掌握单效真空蒸发装置、溶液的沸点和温差损失、单效真空蒸发的计算

2、理解多效蒸发流程、多效蒸发的温差分配、多效蒸发的计算

3、理解蒸发设备分类、结构、工作原理 重点：

单效真空蒸发，蒸发设备分类、结构、工作原理 难点：

温差损失，蒸发的计算，蒸发设备工作原理

第9章 物料干燥（5学时）教学内容：

湿空气及湿物料的性质，干燥动力学，热风干燥过程的计算，干燥设备 教学要求：

1、掌握湿空气及湿物料的性质，干燥速率，干燥时间，热风干燥过程的计算，物料衡算、空气量的确定，热量衡算、热能耗量的确定

2、理解气流干燥设备、喷雾干燥设备、其它类型干燥设备的结构、工作原理 重点：

湿空气及湿物料的性质，空气量的确定，热量衡算、热能耗量的确定，干燥设备的结构、工作原理

难点：

湿焓图、干燥机理

三、课程教学的基本要求

1、本课程以课堂讲授为主，精讲多练。在课堂教学中可适当补充难易适中的考研题目作为例题，开阔学生的视野，拓宽知识面。在作业和练习方面，任课教师可以有针对性地增加一定量的附加题，题的难度略高于教材上的习题，并适当增加应用题的数量，以锻炼学生解决实际问题的能力。

2、根据教育发展的趋势和教学改革的要求，在本课程的教学过程中，应逐步引入现代化教学手段。

3、除教材外，应给学生指定相关的参考书，以拓宽学生的知识面。

4、建议本课程每学期中间安排一次期中考试，期末考试实行教考分离。

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课程有高等数学、物理化学等，通过本课程的学习，使学生掌握传递过程及单元操作的基本原理，运用其基本理论解决食品生产中的一些工程实际问题。也为学习“食品工艺学”、“发酵工艺与设备”等课程打好工程技术方面的基础。

五、建议教材与教学参考书

[1]教材：李云飞，葛克山。《食品工程原理》，北京：中国农业大学出版社，2002。[2]高福成。食品工程原理，中国轻工业出版社。1998。

[3]姚玉英，黄凤廉，陈常贵等。化工原理，上下册，天津：科学技术出版社。1999。[4]王志魁。化工原理。北京：化学工业出版社，1987。

[5][美]J 金克普利斯著，清华大学化工组译。传递过程与单元操作。1985。[6]华南工学院等。发酵工程与设备。北京：轻工业出版社。[7]姚玉英。化工原理例题与习题。北京：化学工业出版社，1998。

第五篇：造纸原理与工程

一．造纸生产流程：

a.打浆；

b.加填；

施胶；

c.纸料前处理和流送、流浆箱中的布浆、整流、上网；

d.在造纸机上通 过成形、压榨、干燥、压光、考取、复卷或截切、包装、入库。见P17图0-14 第一章打浆 一．打浆：

1．什么是打浆:利用物理方法使浆料中的纤维产生切断、压溃、润胀和细纤维化作用。

2．为什么要打浆：未经打浆的浆料中含有很多纤维束，且纤维太常太粗，表面光滑而富有弹性，纤 维比表面积小又缺乏结合性能，不能满足草纸的要求。

3．打浆的任务：通过一些机械作用给于纸料一些特殊的性质，（机械强度、物理性质、胶体性质），借于保证抄成纸或纸板后能取得预期的质量。并控制纸料在网上的滤水性能；

是纸叶获得良好的 成形。

一．常用打浆术语：

1．打浆度；

DegreeSchopperRiegler:“SR”:也叫“叩解度”，只表示纸浆的滤水性，SR愈高，0 0 滤水性愈差，用肖氏打浆仪测定。

2．Canada标准有力度（CanadaStandardFreeness）：游离度与打浆度不同的只是测定表示方 法的不同（C·S·f）。C·S·f愈大，0SR愈小，滤水速度越快。北美和日本使用C·S·f，我国和欧洲使用0SR。

3．湿重：间接地表示了纤维的平均长度。测定多采用框架法，纤维平均长度越长，框架上 挂住的纤维越多，则湿重越大。

4．保水值（%）：纤维间的润胀水，及少量纤维表面水和纤维之间的水保水值指针可以说明 纤维的润胀程度，从而反映出细纤维化程度，说明了纤维之间的结合力。

§2打浆理论 二．打浆对纤维的作用：

1．细胞壁的位移和变形：

2.出生壁和次生壁外层的破除（P层和S层）1 3、润胀：润胀是指高分子化合物在吸收液体的过程中，伴随体积膨胀的一种物理现象。纸浆纤维之所 以有润胀能力，主要是由于纤维和半纤维分子结构中所含有的极性羟基与水分子产生吸引。使水分子进入 无定形区而发生润胀，纤维润胀后，其内聚力下降，组织结构变得松弛，其比表面积和比容量增大，有利 于细纤维化。

4、细纤维化：细纤维化作用是指在打浆过程中，打浆设备的机械物理作用使纤维获得纵向分离，并分离 出细纤维，而且使纤维产生起毛现象。

内部细纤维化：纤维细胞壁同心层的连接被破坏，次生壁中层发生层间滑动。

外部细纤维化：纤维纵向产生分裂两端帚化，纤维表面分丝起毛。

5、切断：指纤维横向发生断裂的现象。

原因：（1）打浆设备的的剪切作用。（2）打浆比压相当大。一般情况下，在打浆过程中不希望过度的 切断纤维，因为过度切断纤维，就会使纸张的强度大大降低。

三．纸张强度、纤维的结合及其影响因素 水分子在浆料中的三种结合形式：P25 二）影响纤维结合力的因素：

见新书P25。

1．原料种类的影响：

结合力的大小：CP棉浆＞草浆＞MWP 2.半纤维素的影响：

含半纤维素多的纸浆易打浆，抄成的纸张强度也高。半纤维素含量多的纸料，打浆时易吸水润胀，增 加了纤维的比表面积和结合面积，因此提高了纸张强度。

原因是：新书P25。

3．纤维素的影响：

纤维素含量和聚合度（DP）高的纤维强度好，打浆时不易切断，而润长和细纤维化程度高，所以 纸张强度也高。

4．木素的影响：

新书P26。木素含量高，纸的强度差。

5．纤维长度的影响：

新书P26。

纤维长度与纸张的强度有重要关系（尤其是对撕裂度），当决定纸张强度的纤维结合力增长到一定 程度时，纤维长度就显示出它的重要性。对于机械浆，纤维长度非常重要。

为什么强度曲线随着打浆度升高出现转折现象？ 6、添加剂的影响：见新书P26。

加入亲水性物质，会增加纸的强度。

加入有机物或无机物时，会降低纸的强度。

§3打浆工艺 低浓打浆和高浓打浆的区别？ 1）高浓打浆的原理：

低浓打浆时，刀片直接与纤维作用，而高浓打浆时，靠纤维之间的相互摩擦作用进行打浆，这是高浓与低浓打浆的主要区别。见P37 2)高浓打浆浆料的性能：

a.更多的保留了纤维的长度和强度，很少增加细小纤维的组分，成浆的撕裂度很高。

b.纤维多是扭曲和卷曲状，纤维具有很高的收缩能力，能大大提高纸张的收缩率和韧性，纸张强、韧、耐破度高。（对于水泥袋纸、卷烟纸、高速轮印刷纸非常重要）c.不足：设备复杂，动耗大，（成纸紧度大，不透明度达）尺寸的稳定性、纸的刚性和挺度 均较差。见P38 2．中浓打浆：因效果不显著，动耗大，未能在工业上获得应用。

三．打浆质量检查 一）打浆度：打浆度值反映浆料脱水的难易程度，综合的表示纤维被切断、分裂、润胀和水化程度。打浆 0 度=1000－斜管排出的水量（ml）/10RS 见p43 二）纤维长度：显微镜法 测定方法 纤维湿重法 1．显微镜法：见P43 2．纤维湿重法：见P43 三）水化度保水值（WRV）：纤维保留水分的能力，测量浆料的保水值是为了测定纸浆打浆后纤维吸水润 胀的程度。见P43 水化度：离心保水值=｛（湿浆重—干浆重）/干浆重｝×100% 经高速离心处理的湿纸浆所含水分的重量，与该浆绝干重量的百分比率。

四）筛分析（筛分）：通过筛分析使纤维长度得到分级，测出各级纤维的长度和百分率。见P44 五）紧度：P44 §4草浆打浆 一．草浆打浆的特点：

1．草浆打浆帚化困难，即草浆不易实现外部细纤维化。

2．草浆的非纤维细胞含量高，在打浆过程中，由于其易破碎而使打浆度上升很快，大大增加草浆的滤水 困难。

3．草浆打浆应以氢度打浆较为合理。

§5打浆设备 间歇式：槽式打浆机 连续式：圆柱磨浆机 锥形磨浆机，圆盘磨浆机 一）间歇式打浆机：槽式打浆机，见P47。

二）连续打浆设备：

1．锥形磨浆机：见P48。

2．圆柱磨浆机：见P49。

特点：a.打浆的适应性强，可打木、竹、草、棉、麻浆。

b.打浆的质量好，切断作用小，帚化分丝能力强。

d.生产能力达，但动耗大，刀辊的磨损较快。设备维修工作量大。见P50 三．圆盘磨浆机：

1．概述：见P50 优点：生产能力大，成浆质量好，电耗低，占地少，效率高，适应性能强。

2．盘磨机的类型和结构：

a．类型 立式 卧式 b.单盘磨：一个磨盘固定，另一个转动。

双盘磨：两个磨盘同时转动，方向相反。

三盘磨：两边两个磨盘固定，中间磨盘转动，形成二个磨区。

单流式：如两台串联的单盘磨。

三盘磨 双流式：如两台并联的单盘磨。

3．盘磨机打浆的原理：见P52图1-29 4．盘磨的结构和齿型：见P52。

1）齿型疏解型—正锯齿型和斜锯齿型 帚化型—平齿型和圆弧齿型 以疏解纤维，轻微打浆，切断作用为主的采用细沟、细齿和浅齿；

以分丝帚化为主的，采用较大的齿 宽；

对浓度较高的浆料，采用窄的齿纹和浅齿，以减少浆料在齿忠沉积和堵塞。

2）粗磨区：浆料入口处，盘间间隙大，采用浅齿沟和宽的齿纹，能促进浆料迅速疏解，并使浆料 均匀进入精磨区。

精磨区：盘齿较窄，齿沟较深，线速度大，有利于纸浆精磨。

3）磨纹倾角：磨齿与磨盘半径之间的夹角，见P53 4)挡坝式封闭圈：见P54。

5）磨齿的材质：见P54。

四）高浓打浆设备—高浓盘磨。

1．纸浆浓度20%，浆料流动性差。

2．采用强制均匀进料。

3．采用窄齿和浅齿槽。

4．高浓磨浆产生大量热量（蒸汽），故常用空心转轴。

5．磨盘需有较大的梯度，以便顺利进料和排除蒸汽。

一．浆辅助设备 一）碎解设备：

i.水力碎解机：用于浆板，废纸和板纸的碎解处理。

优点：疏解能力强，占地面极少，产量大，效率高，电耗低，对纤维没有切断作用。

立式 卧式 间歇式 连续式 单转盘 双转盘 高转盘 类型 见P61 高浓水力碎浆机：浓度≥12%；

多用于处理废纸。

特点：在高浓下，浆料互相摩擦，转子对浆料七四类作用，单位能耗低50%以上，化学药品生20%，流程简单。

疏解设备：

齿盘式疏解机 ii.高频疏解机 孔盘式疏解机 带有锥度的齿盘式 主要用来疏解草浆、木浆、棉短绒浆和废纸。

原理：在机械力、水利和超声波的作用下，纤维素或纸片受到强烈的疏解，被分解成单根纤维。

1.添料 1．什么是添料，加添？ 添料是指纸浆中加入非纤维性的物质；

在纸浆中加入添料，改变纸张的性质，更好的满足使用的需要，这一生产过程称为加添。

2．目的：提高纸的质量，增加产量，改进操作，减少流失，见低成本。见P67 施胶胶料 用于纸内施胶：松香胶、强化松香胶、合成胶、分散松香胶。

用于纸面施胶：氧化淀粉、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、动物胶、合成树脂。

§1-2 纸内施胶 三、影响施胶的因素：

1、浆料的性质：

1）不同浆料具有不同的施胶效应。

GP＞竹（草）浆＞KP木浆、蔗渣浆＞半漂半化学浆＞人造丝浆＞棉浆 2）打浆度越高，施胶效果越好。

2、PH值：PH=4.7~5.5 3、阴离子：见P77：碱金属离子会给施胶造成困难；

松香酸钙沉淀。

4、阳离子：见P77：络合能力Cl＜SO＜CHCOO＜草酸根＜OH 2 － － － － 4 3 5、施胶温度：施胶温度最好控制20~25C，最高不超过35C 0 0 6、松香粘度的影响：P77~78。

7、打浆对施胶的影响：P78 8、加添对施胶的影响：P78 9、胶体稳定剂的影响：P78 10、网部和压榨各部对施胶的影响：P78 11、干燥和压光的影响：

四、强化松香胶：

1、松香胶起施胶作用的官能基是（COOH），若能设法增加松香的羧基数量，则可望提高松香的施胶效 能——制备强化松香胶的理论依据。

2、马来松香：P79 马来松香定义：以100g松香所加入的马来酐的克数来命名。% 五、分散松香胶：含游离松香量接近或达100%的高游离松香分散体。

1、制备方法——逆转乳化法：其特征是：随着水的加入，松香液由水/油型，逆转为油/水型，制成稳定 的松香分散体。

2、施胶机理：P81。

六、合成胶 4 1．中性施胶与中性造纸：P83。

2．中性施胶的分类：

合成胶的种类 反应型：在碱性条件下，胶料直接与纤维反应，使胶料固着在纤维上。

自行固着型：阴离子施胶剂树脂型 聚合型 3．烷基烯酮二聚物（AKD）1）AKD的结构、性质和应用。

2）AKD的施胶机理。

i.纸面施胶 一）目的和用途：

目的：1．提高憎液性能、适印性能和抗油性能。

2.提高表面性能物理强度。

3.减少纸页的两面差和变形。

4.减少胶料的流失。

用途：用于质量要求较高和用途特殊的纸种。

§2加填 三）加填方式 间歇式浆内 连续式网前箱 ii.填料的选用与性质 一）填料的选用：

一般情况：定量在50g/m2以上的印刷纸，加用廉价的滑石粉，40g/m2以下薄型字典纸，需 考虑加TiO填料。

二）填料的种类和性质：

天然填料：滑石粉、高领土、白土、石膏。

人造填料：碳酸钙、硫酸钡、钛白（TiO）2 a)滑石粉（30.6%MgO，62%SiO和高领土（瓷土））2 滑石粉目前使用最广泛，白度较高。P95 高领土：39%AlO45%SiO。P95 2．碳酸钙：天然：磨碎碳酸钙，白垩。

人造：沉淀碳酸钙,由石灰乳液通CO制成。P96 表2-22-3 2 3 2 2 3．二氧化钛（钛白）98%TiO2 4．合成硅铝——人造填料：

四．填料留着率 一）纸张填料留着率：是指纸张中所含的填料量A与加入纸料中填料量B的百分比：

R=A/B×100%从控制生产出发，求得近似值已满足需要。

A：绝干纸中填料含量；

B：绝干纸料填料含量；

单程留着率 Rt=(C·X)/H=1－(T·Y)/H H：流浆箱浆浓；

C：伏辊处纸幅平度；

T：网下白水浓度；

X：到达伏辊处浆量占流浆箱浆量的比值，一般为3~5%。

Y：通过铜网流失的浆量占流浆箱浆量的比值，95~97% 二)填料留着机理及影响留着的因素：

a)填料留着由吸附过程、过滤过程、沉积过程及絮凝过程所决定。

b)c)机械载流系统：认为，填料由于机械过滤作用，使填料不能通过滤层而留在纸内。P97。

胶体吸附学说：填料在水中带负电荷，当加入矾土后，因有水和离子产生，填料离子吸附铝离子 而转成带正电荷，并与带负电荷的纤维相吸引而沉淀在纤维的表面上。

填料的留着是由于机械截面和胶体吸附双重作用的结果，而吸附作用更重要。

影响因素：填料留着随下列情况的变化而增加：P97。

（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）纸张定量和厚度的增加；

施胶对矾土用量的适当增加。

纸张打浆度的提高；

纤维长度的提高；

白水会用量增加；

纸料温度提高；

上网浓度的提高；

在纸料中加入助留剂；

随下列情况变化而下降：

（1）（2）（3）（4）（5）纸机车速提高；

真压箱、真空压辊，真空压榨等处的真空度提高；

纸机网部振幅与振次的增大；

网眼加大。

上网浓度降低。

§3 一．染色和调色的目的：

染色 1．生产颜色纸，纸浆需要染色；

2．生产白纸也需要进行增白。

二．色相的调配校正原理：

纸张的染色是指在浆料中加入某一色料，使其有选择性吸收部分可见光，反射我们所要求的色泽光谱，这 一生产过程称为染色和调色。P98图2-16P99表2-4 三．色料的分类和性质：

颜料：有色的填料耐光性较强，不溶于水，与纤维无亲合力。染色性能不如染料。

色料 天然染料：着色力不强，光照易变色；

染料：人造染料——合成染料：溶于水，着色力强，价格低廉，染色操作简单。

碱性染料 人造染料 酸性染料 直接染料 一）碱性染料：为具有氨基碱性基团的有机化合物。

特点：

1．可溶于水，呈碱性，着色力极强，色彩鲜艳，价格低廉，应用最广。

2．对木素亲合力极大，所以对机木浆和未漂化学浆易染色。

3．对纤维漂白浆亲合力较弱，需加媒染剂才能染色。

4．耐光、耐热性极差，对酸、碱、氯根不稳定，成品易退色。

二）酸性染料：为带有苯羟基或黄酸基的有机化合物。

特点：

1．呈酸性，极易溶于水，着色能力较差；

1．耐光性较强，2．PH=4.5~4.7时，染色效果最好。

3．需借助于矾土做媒染剂。

4．不施胶的纸不得使用酸性染料。

三）直接染料：为具有黄酸基团的偶氮化合物，溶于热水。

1．直接染料与纤维亲合力很强，能直接对纤维进行染色。

2.其着色能力比碱性染料差；

3.单耐热型、耐光性好。

四）荧光增白剂：一种荧光染料，白色染料。

机理：

1．对含大量木素的机木浆和白度低于65%的纸浆料，不起作用。

iii.荧光增白剂只用于漂白浆；

白度越高，增白效果越好。

二．染色操作及影响因素：

一）染色操作：

i.浆内染色：将溶解好的染料液加入浆料中，进行间隙染色。

ii.压光染色（纸面染色）：在压光辊上使纸张与染料液接触。多用于纸板和原纸染色；

用量少，颜色鲜艳，耐光强；

易脱落。

iii.iv.浸渍染色：使原纸通过色料槽而着色。常用于皱纹色纸及其它薄型色纸。

涂布上色：属加工纸范畴。

二）影响因素：

i.纸浆性质：不同浆料对染料有不同的亲合力。木素对碱性染料；

纤维对直接染料有较大亲合 力。

ii.打浆：提高打浆度有利于纤维的染色，能使染色加深。打浆度高，纤维分丝帚化好，有利于 染料与纤维的结合。

iii.iv.胶料与矾土：松香胶对纤维着色有阻碍作用，而矾土对染料起媒染剂作用。

填料：由于填料与纤维争夺染料而有碍纤维着色。大多数填料对染料有较强的亲合力。

PH值：各种染料均有适宜的PH值范围。

v.vi.温度：提高染色温度，能增强着色效果。

vii.viii.其它化学药剂：残氯和钙对染色有不良影响很大。

染色两面性：剧烈脱水会降低染料的留着率，造成染色的两面性。

§4 助剂——造纸化学助剂——非纤维性的化学添加剂 一．使用助剂的目的、作用：P104 二．干强剂——增强剂：在纸浆中加用适当的添加剂，来提高纸张的（物理质量）干强度。（P124）1．淀粉与植物胶：能提高纸张的强度，匀度，改进纸张的耐磨性、挺度和掉毛、掉粉现象。

淀粉衍生物——改性淀粉，除了能提高干强度，还可以提高纸张的施胶度。

氧化淀粉 淀粉衍生物 阴（阳）离子淀粉 两性淀粉 2．水溶性纤维素衍生物：MC，CMC，HEC均能提高纸张的干强度。P105 3．高分子聚合物——聚丙烯酰胺：P105 阴离子型，非离子型：需加入矾土，P105 阳离子型：无论在酸、中或碱性条件，加不加矾土，均可提高纸张强度，并有一定的施胶 度。

三．湿强剂：改变纸页的性质，增加纤维间的结合力。

湿强度是指纸被水浸透以后，仍能保持一定的机械强度和特性。

1．热固性合成树脂：三聚氰胺甲醛树脂，脲醛树脂，酚醛树脂：

三聚氰胺甲醛树脂：P105机理。

用量在6%以内时，其留着量高，湿强度明显增加。

PH纸的高低会影响树脂的留着率，加树脂前PH=5~5.5%，加树脂后PH=4~5。

四．助留剂和助滤剂：

1．助留剂：用来提高纸料中的细小纤维和填料的留着率；

主要用阳离子型高分子聚合物：聚丙 7 烯酰胺、聚乙烯亚胺。用量少，效率高，经济效益好。P106机理。

高分子聚合物使纤维（或粒子）产生絮凝的机理，不仅是表面电荷的中和，还包括有桥联合嵌镶 结合的作用。

助留剂加入的位置尽可能接近纸机网前箱。

助留剂还有助滤的功能。

2．助滤剂：使细小纤维和填料与纤维絮凝，一方面提高细料的留着率，而同时加快了滤水速率。

机理：P107 第三章 纸的抄造 §1概述 一．抄造方法和设备 设备：长网造纸机，圆网造纸机，加网造纸机。（图3-4、3-5）§2 抄之前纸料的处理 处理流程见P118 1．任务：保证将纸料连续、均匀、稳定、干净地送倒流浆箱的进浆总管。

2．要求：

1）送上纸机的纤维量要恒定。

2）配比要稳定。

3）送上纸机的纸浆的浓度、温度、PH值等工艺条件要稳定。

4）纸浆要干净，尘埃小，没有浆团、渣质、纤维分散好。

1．。

三．纸料的脱气 一）纸料中空气的来源和存在形式：

1.存在形式：1）游离状态空气；

存在于纤维间或附着在纤维之上，在纤维细胞腔。

2）结合状态空气；

溶解于水和吸附在纤维上。

2.来源（浆料中游气泡的原因）：

1）浆泵密封性差；

2）不适当的搅拌；

3）输浆管喷入浆料时带入空气；

4）浆板不好打浆时带 入空气；

5）白水回收，细小纤维带入空气。

2．浆料中空气存在的状态对纸料性质的影响：

1）结合态空气对纸料性质影响不大，除非纤维吸附了CO，改变了纤维的极性而造成凝聚。

2）游离状态空气能（1）改变纤维的比重和浆料的可压缩性、脱水性；

（2）产生泡沫；

（3）使 纤维的比重减轻，产生浮浆，造成在网上出现纤维团和定量不均。

3．脱气的必要性和方法：

1）必要性：脱气后，a.提高纸料脱水能力；

b.使纸强度提高，强度得到改善；

c.节省蒸汽用量；

d.纸料压榨脱水和纸的压光较易，纸的平滑度好，透气度低。

2）方法：预防、排除。

a.化学除气（如加表面活性剂）：用物化的方法除去纸料中的空气，浆添加剂加入到纸料和白 水中，使小气泡破裂而变成大气泡，从而从纸料或白水中溢出。

b.机械法：高压水、热蒸汽、脱气设备（如脱气罐）。

最好使用脱气设备（P133,3）脱气设备及效果。

§3 纸浆的流送与上网 一．纸机的组成：整台造纸机是一种连续工作的联动机，（挂图或胶片）从流浆箱进浆总管道卷纸机。

一）本及部分：

1．湿部：流浆箱、网案部、压榨部。

2．干部：干燥部、压光机、卷纸机。

3．机械传动、真空、蒸汽、汽罩、排风、热风、施胶、（半）压光。

二）附属部分：

白水、湿纸边、湿损纸、白水坑、干损池、水利碎浆机等。是独立的，但又是造纸工艺过程不 可缺少的一部分。

二．纸料的流体特性及其对流送和上网的影响。

一）纸料的流动机理：

纸料悬浮液的组成：是一种以水为介质的纤维悬浮液，它是固体（纤维、填料、胶料）、液体（水）、气体（空气）三相混合体。

1．纸料悬浮液的特性：

1）具有机械悬浮体的性质，使纤维具有分散的倾向；

2）具有胶体溶液的性质，使纤维具有絮聚的倾向；

2．纸料的流动特性：

1）流动状态：可分为塞（拴）流、混流和湍流。图3-34 a.塞流：纤维网络做整体流动，周围有水环；

b.混流：网络塞体表面的纤维逐渐分散进入水环流；

c.湍流：纤维网络完全分散与水环混合。

塞流转变为混流时所需的流速值——上临界流速。、、混流转变为湍流时所需的流速值——下临界流速。

3．纸料的湍动和絮聚：

1．纸料的湍动：

湍动度：速度波动平均距离大小的量。

湍动强度：湍动时剪切力的大小。

a)湍动：当流体的雷诺数超过一定数值时，流体的流动状态称为湍动，这时流道内每 一个质点都有不规则杂乱无章的运动。

b)高强微湍动：浆流具有高强度和小尺寸的湍动。

c)湍动的特点：湍动具有二重性，即能分散纤维，又给纤维交缠创造机会。

4．湍动与纤维絮聚的关系 i.低强微湍动和高强大湍动都不能分散絮聚物。

ii.高强微湍动能分散纤维絮聚物，但湍动与纤维絮聚有一定平衡关系，“纤维尺 度”的湍动。

iii.iv.v.高强微湍：湍动规模小到纤维的大小，剪切力大且作用于每根纤维。

低强微湍：剪切力太小，小于絮聚物内在的强度；

高强大湍：湍动规模太大，浆絮聚物置于大涡流之中。

二．造纸机的流送装置——流浆箱 1.布浆器：作用：将净化筛选系统送来的纸料均匀地分布倒流浆箱的堰池中。

2、堰池——流浆箱的整体部分：

作用：根据纸机速的要求，依靠浆位高度或气垫压力，提供与网速相适应的静压头，并借助整流元件 对纸料进行整流并产生适当的湍动，消除泡沫。

要求：

1）2）3）4）堰池流道内浆流的浓度应保持不变，避免产生浆流不稳或二次流动。

为了稳定浆位，消除泡沫，堰池内设有溢流装置，溢流量为5%。

为了消除泡沫和清洗箱壁，堰池内装有喷水管。

流浆箱的箱壁应有足够的刚度，以避免受压变形。

几种主要的整流元件：

1）2）隔板：适于纸速敞开式：隔板分5~7格。产生的湍动规模大，整流效果差，易絮聚。

匀浆辊：是一根有较大刚性，辊面上由若干小孔的中空薄壁辊筒，是一般流浆箱应用最广的 9 整流元件。

作用：消除浆中的涡流和横流，对纸料进行整流，防止纤维絮聚和沉降。提高浆流的湍动强度，分散纤 维，提高成纸的匀度。

3）阶梯扩散器—阶扩流浆箱：体积小，结构简单，效率高。

特点：

a)阶扩具有分布、整流、消能等多功能，固不需配置其它消能元件；

b)上网浓度高（可提高到1.5%）c)使用范围广，可用于长网、圆网和纸板机。

d)抄速范围大，适应性强（车速：40~1500m/min）e)纸料通过量的调节范围广（13~18g/m,80~140g/m，380g/m）2 2 2 4)导流片（漂片）：由彝族平行的波片祝贺而成。图3-35 a.减少了整个流道中浆流截面上的速度差。

b.浆流中的横流、偏流和大湍动，由于受导流片的阻滞而逐步消失，使大湍动衰减为稳定的微湍动，整流效果非常好。

1．堰板：使纸料加速并均匀地以一定角度喷射到网面上，在网上形成均匀的湿纸页。

1）堰板的型式和特点：图3-54~57，a.闸板式堰板：可调垂直式闸板：唇板开度可全幅调节或局部微调。可用于中、高、低速纸机。结构 简单，调节方便，纸页横幅定量误差小，但易挂浆，浆流着网点近。

b.敛唇式堰板：喷浆（鸭嘴）式堰板：中、低速纸机。浆流加速比缓和，上网纸料的喷射角、着网点 易控制。需整流。

c.直立唇缘式堰板：结合（鹰嘴）式堰板：中高速纸机。具有上述二种装置的优点Ⅰ使浆流保持微 湍动，使浆料不易挂浆。

Ⅱ在上网前提高湍动强度，更好地分散纤维；

Ⅲ上堰板可全副、局部、前后调节 2）纸料所含水分：自由水：（在压榨部脱出）能在重力和机械力作用 下脱出。

结合水：（干燥部）不能在重力和机械作用下脱出，而在干燥部受热低可以脱出。

游离浆含自由水多，易脱水。粘状浆含结合水多难脱水。

§4纸页的成形与脱水 一．纸机网部的任务和要求：

1．任务：使纸料脱出水分，形成纸页，（出伏辊干度15~25%），其脱水特点：脱水量大而集中（占纸机总 脱水量的90%以上）。

2．要求：纸料在网部成形时，要求纤维适当扰动，分散均匀。使抄成的纸页匀度良好，全副一致。

二．长网部：

一）长网部纸页的脱水和成形（图3-58）1．上网段：包括胸辊、成形板；

任务：成形，缓慢脱水。

2．成形脱水段：

A区（成形区）：该区应缓和均匀脱水，以保证纸页成形良好。

B区（脱水区）：可适当加速脱水。

ii.压差脱水段：包括真空箱和伏辊：本段湿纸已经成形，可采用较高的压差加速脱水。

二）不同纸种的脱水要求与控制（图3-15）三）上网纸料的喷射和纸页的脱水与成形 1.要求：“五稳”：纸料的配比稳，车速稳，堰池的水位稳，送浆泵的水泵的压头稳，进出伏辊湿纸的水 分稳。“二个一致”：全副纸料上网一致，湿纸水线的长短一致。理想：喷射角、浆速、喷射距离、喷浆的 厚度保持一致。

：

1 2、伏辊和真空伏辊：

1）普通伏辊：脱水效率低，网的磨损消耗大，操作麻烦，出事故多等缺点，只适用于旧式纸速长网 纸机。

2）真空伏辊：由抽真空的下伏辊和包胶压辊（上伏辊）组成。

作用：使纸页紧贴伏辊，提高脱水效果，消除压花，减少纸页继头，提高湿纸页强度，方便引纸操作。

一．圆网部 一）圆网部的分类和组成：

网箱 1．老式圆网纸机网部 网槽 伏辊 1）纸料上网形式：a.顺流式；

b.逆流式；

c.侧流式。

成形原理：靠圆网内外的水位差所产生的过滤作用，使纤维在脱水过程中被吸附在网面上形成网页。

a.顺流式：纸料流动的方向与圆网转动的方向相同。脱水能力强，纸张匀度好，白水浓度低，纤维流失少，（薄纸）。

b.逆流式：纸料流动方向与圆网转动方向相反。上网浓度高，白水浓度大，纤维流失大——抄 造纸板。

0 c.侧流式：纸料流动的方向与圆网转动的方向构成90。成纸纵横拉力比小，适于长纤维抄造薄 纸或某些特殊用纸。

2．新型圆网造纸机：

1．真空圆网：

2．加压式圆网：A.在网笼外加气压提高脱水能力。

B.流失少，白水浓度低，成纸紧密，间层结合好，湿纸易剥离 a.网内抽真空；

b.进浆部分用扩散布浆器和匀浆辊。

二．夹网部 特点：强烈快速脱水，采用高效能流浆箱；

a)叠网成形器：

b)夹网成形器：

§6压榨部：

从网部来的湿纸页（含水80%左右），需要在压榨部利用机械压榨作用进一步脱水提高干度的同时，增加 纸的紧度及强度。

据称：出压榨部湿纸页干度提高1%，烘缸部蒸汽消耗量减少5%。表3-29 三．湿纸页的传递 1．引纸方式 开放引纸 比式引纸（粘纸引纸、真空引纸）1）开式引纸（图3-156，157，158）P226 2）粘舐引纸（图3-164）—中速纸机 3）真空引纸（图3-165）适于高速、超高速纸机。

三．压榨脱水原理 1．压区中的压力 机械压力 流体压力 2．横向脱水原理：

压区中主要的压力梯度是存在于和压区相垂直的，因此从湿纸中压出的水是沿着水平方向流动。

特点：脱水距离长，阻力大，脱水效果差，易产生压花（压溃）现象。

压花（溃）压力：与刚刚出现压花压立时相应的压力；

2．垂直脱水机理：（沟纹压榨，真空、育孔压榨）：

压榨出来的水沿毛毯垂直方向脱出。

特点：垂直方向压力梯度大，脱水路径短，脱水快，对压榨效果决定作用的是流体压力梯度，机械压 力是条件。

游离水 三．干燥对纸页性质的影响：毛细管水 结合水 １．干燥时的纸的收缩：原因：

1）纤维具有脱水性脱水单根纤维收缩——纸页收缩。

2）水蒸发表面张力纤维靠近氢键纸页收缩。厚＞横向＞纵向 ２．收缩性：含机木浆纸＜化学浆＜高粘KP浆 ３．牵引力与强度关系：

牵引力大——刚性强——裂断长高——耐破度下降——纵向伸长率下降——横向伸长率提高——横向裂 断下降——耐破度——撕裂度P282 ４．干燥对其它纸页性质的影响：

平滑度提高，紧度提高，不透明度下降 打浆度高——湿纸页收缩性好——紧度、透明度高 四．干燥机理和强化措施：（图277）１． 烘缸干燥区的划分及特点：

ab段：贴缸干燥段：升温，传热效率差。

Bc段：压纸干燥段：蒸发水量最大。

Cd段：贴缸干燥段：单面蒸发。

De段：双面蒸发段：靠纸页自身热量蒸发水分。

特点：

1）纸的干燥都有一个升温、降温、再升温的循环过程。

2）沿着纸幅的横向水蒸气排出速度不同，两边＞中间 3）帆布阻碍了水分的顺利蒸发。

２． 干燥机理：

过程 传质 传热 方式 接触干燥 对流干燥，双面自由干燥区 纸机干燥的主要方式是接触干燥。

升温（10~15%）1）接触干燥的阶段性 恒温（55~65%）降速（25~35%）a.升温阶段：时间短，水分变化小，湿纸温度和干燥速率增长很快。

b.恒速阶段：纸的温度和干燥速度不变，内部水分扩散＞外部，蒸发去掉的是游离水。

c.浆速阶段：第一段：温度降低，干燥速率直线下降。

第二段：温度回升，干燥速率锐减。

干燥去掉的水 第一段为毛细管水 第二段为结合水 2)干燥速率：决定于外部扩散——恒速阶段 决定于内部扩散——降速阶段；

增加烘缸个数；

3）强化干燥措施：

增加烘缸直径；

增加纸幅包角（2250~2350）3）增加接触面积F；

4）提高⊿t(t－t)——提高蒸汽压力；

b π 一般不希望烘缸温度超过1200C；

c.提高总传热系数 λ:缸导热系数 U=1/(1/α+δ/λ+1/α)1 2 α：冷凝蒸汽对烘缸的传热系数；

α：烘缸外壁对纸的传热系数；

干燥纸的热量消耗和蒸汽消耗量：凝水的热含量：

３． 干燥曲线及通风方式：（P304图291）开始逐渐升温，然后平直，最后稍有下降。

1）初期升温要缓慢：

a.产生大量蒸汽；

b.纸页贴缸 c.影响施胶 2）后期要降温（设冷缸）a.控制纸页的水分；

b.提高纸的塑性 c.减少静电作用 通气方式：（P296图281）１． 单段通气：管线简单。1）设有蒸汽循环，需定期排不冷凝气；

2）排气阻阀门太多；

3）阀门出故障时，蒸汽会流失。

2．多端通气（三段）（P296图3-282）1）一段通新鲜蒸汽，二、三段通闪急蒸发的二次蒸汽。

2）分段通气是依靠各段烘缸之间的压力差，或者借助于连接在最后一段的真空泵产生负压 进行。

特点：用气水分离器代替了排水阻气阀。

a.由于排出了冷凝水和不凝气，保证了整个烘缸温度均匀。

b.干燥曲线易于调节，趋于完善。

c.总传热系数提高。

４． 干燥部的通风 1）通风方式：

a.自然通风（层楼布置较好）5）强制通风（抽、鼓风机）6）强制循环通风 §8纸的压光、卷曲、完成整理 一．压光：一般长网纸机压部之后装有一台压光机，用以提高纸的平滑度，光泽度和厚度均匀性。

１．低中速纸机：3~6辊压光机；

高速纸机：8~10辊压光机；

P320图320 ２．压光棍个数增加，裂断长、撕裂度有所下降，厚度成直线下降；

部透明度变化不大，平滑度有显著 提高，纸的紧度提高，吸墨性下降。

３．增加纸的水分，纤维塑性增加，紧度、强度、光泽度、抗油性提高，拜读和部透明度降低；

４．压光棍摩擦产生大量的热，应设法冷却压光棍 二．卷取：要求卷筒松紧一致 轴式卷纸机：限于低速纸机。（见胶片）13 辊式卷纸机：适合于各种车速纸机，纸卷紧度好，对纸页张力小。注意：纸在卷成卷筒的过程中；

卷 筒直径不断增加，但其圆周速度却须固定不变——需调节转速。

三.纸的完成整理：

1．超级压光：P338图345、346 1）与普通压光相比：辊数较多（8~12），车速较快（600m/min），线压大，有纸粘辊。

单面超级压光机：钢辊与纸辊相间排列，辊数为奇。

双面超级压光机：有一对纸辊连着排列，辊数为偶。

2）超级压光的作用：主要是靠压光棍间的摩擦和压力作用。压力作用提高纸的紧度，降低厚度。摩 擦作用是以提高光泽度为主，提高平滑度主要靠纸辊。

2．影响超级压光的因素：

a.纸页的水分：表3-53 b.辊间压力；

c.压光棍数；

d.压光速度；

e.辊子温度。

3．复卷：上领纸式：图3-352 下领纸式：

i.幅卷应避免卷得过松或过紧。

纵切装置：剪切式：（图353）纵切实：（图354）ii.思考题：

1、纸料中空气存在的状况及对纸料性质的影响。

2、脱气的必要性和方法；

3、纸料悬浮体的特性和其流动力学特性。

4、试用机械学说与胶体学说解释湍动的二重性。

5、流浆箱组成部分及其功能作用，6、长网部可分为几段，各段的作用、任务。

7、喷射角、着网点对纸幅的脱水和成形的影响。

8、案辊案板的脱水机理及其比较。

9、网案振动的目的及其与纸幅成形的关系。

10、圆网的上网形式、成形原理及临界速度。

11、选分作用，洗刷作用对纸幅成形的影响。

12、试比较水平方向脱水和垂直方向脱水机理，并说明为什么垂直压榨脱水量大。

13、什么是纸页在压区的回湿？ 14、升温压榨为什么能提高压榨脱水速率 15、烘缸干燥区的划分及其特点。

16、接触干燥的三个阶段及其特点。

17、干燥曲线 18、干燥纸的热量消耗和蒸汽消耗量计算。

19、提高纸板层间结合力的措施。

20、竖向性质对纸张（板）使用性能的影响。

21、纸张表面结合性能的影响因素。

22、什么是纸张的两面差？造成纸张两面差的原因是什么？ 题型：1．名词解释2．简答题3．分析题4．论述题5．计算题 14