浙大生物物料学复习要点.doc

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第一章基本物理参数

1.形状和尺寸、评价方法、应用范围；生物物料形状和尺寸的主要应用。

评价方法

1.图形比较法是将物料的纵剖面和横剖面的形状绘制成图并和标准图形进行比较，以确定物料的形状。

适用于较大的物料，如水果和蔬菜等

2.用类似的几何体表示:

如物料的形状和球体、立方体、圆往体等一类规则几何体相类似时，则可用相类似几何体来表示物料的形状和尺寸。

3.形状指数:

形状指数是把物体的实际形状与基准形状，如球体和圆等，进行比较的一个物理量。

　圆度（roundness）是表示物体角棱的锐度。

它表明物体在投影面内的实际形状和圆形之间的差异程度。

　球度是表示物体实际形状和球体之间的差异程度

4.形状系数

5.轴向尺寸

6.粒径是用来表示粒状或粉粒状物料的形状和尺寸的一种方法。

粒径可表示为单个粒子的单一尺寸和表示诸多不同尺寸粒子组成的粒子的平均粒径。

7.曲率半径

2.农业物料的密度定义、内涵；主要应用。

容积密度　容积密度是把试料装入已知体积的容器内，测量装入容器内的物料质量，根据容器体积和物料质量求得的密度。

粒子密度根据物料实际体积（包括物料内部空洞）和质量求出的密度。

真密度　又称固体密度,它是把试料仔细粉碎除去物料内部空洞所占体积求得的密度。

3.农业物料表面积、孔隙率的概念；主要应用。

松散物料孔隙所占体积和整个物料所占体积之比为孔隙率。

　松散物料孔隙体积和固体物质体积之比为孔隙比。

物料表面积的应用

叶面积反映光合作用的强弱和生长速率

烟叶的叶面积直接反映了产量的高低，研究植物土壤水养分的相互关系，确定农药杀虫剂的量

水果的表面积在研究喷雾作用距离，喷雾残留物消除，冷却和加热过程中的热传导

4.农业物料的水分和活性、吸湿和解吸的概念；生物物料含水率在贮藏与加工等方面。

水的活性（wateractivity）是指物料在平衡水分时的环境相对湿度（ERH），也可定义为物料中水蒸气压P和相同温度时纯水蒸气压P0之比。

第二章固体农业物料的流变性质

1.理想物料（弹性体、粘性体、塑性体）的流变特性、生物物料力与变形关系等

理想弹性体

图理想弹性体流变学特性

不随时间变化

2.粘弹性、应力松弛、蠕变概念，生物物料的粘弹性

粘弹性：

物料的应力、应变、应变速率与时间相关产生的特性，既有液体的特性，又有固体的特性，是两种特性的综合。

应力松驰：

物料突然变形到给定值保持不变，应力随时间变化的函数关系。

蠕变：

物料突然受到一个给定应力值并保持不变，应变随时间变化的函数关系。

液体阻碍或抵抗自己流动的性质称为粘性

弹性是指物料产生弹性变形或恢复变形的能力

塑性是指物料产生塑性变形或永久变形的能力

3.流变模型和流变方程及其应用

4.固体农业物料的流变性质及其测定；基本试验、模拟试验的内容、方法等；

弹性：

轴向压缩和拉伸试验；剪切试验；弯曲试验；体积压缩试验；接触应力试验

弹塑性：

加载卸载

弹粘性：

随时间而变的应力应变关系；蠕变试验；应力松弛试验

动态试验法：

共振法；动态的正弦交变应力-应变试验

模拟实验：

模拟人的感觉

5.固体生物物料力学特性的应用。

第三章液体生物物料的流动特性

1.液体生物物料的流动特性；粘度、表观粘度概念及其影响因素；液体生物物料的类型及各自的流动特点。

液体的流动性用流动曲线表示；流动曲线是液体所受剪切力与剪切速度的函数关系。

粘度，牛顿流体的剪切应力与剪切速度之比

液体的粘度与压力与温度有关。

1）温度升高，液体的粘度下降；2）压力（高压）升高→液体的粘度上升3）溶液浓度增加，液体的粘度增加。

表观粘度：

将准粘性流体在某一剪切速度下剪切应力与剪切速度的比值称为该剪速度下的表观粘度。

牛顿流体准粘性流体

塑性流体

准塑性流体

2.流动特性测定原理。

细管法在细管粘度计内流体受外力作用而通过细管，其粘度可根据流量、外加压力和细管几何尺寸确定。

在一定外加压力下，流体粘度愈高则流体在单位时间内流量愈小，只要比较其流量大小即可比较其粘度大小。

旋转法在旋转式粘度计内，流体受到外扭矩作用而旋转，其粘度可根据旋转部件角速度、外扭矩和仪器的几何尺寸而确定。

流体粘度越高，则旋转部件产生相同角速度所需外扭矩就愈大。

震动法对流体施加交变的剪切应力，测定对应的剪切应变，从而测得动态粘度和动态剪切模量。

3.液体生物物料流动特性的具体应用，从应用方面和原理、实例具体说明。

4.

第四章生物物料的流体动力学特性

1.阻力和阻力系数；

阻力由摩擦阻力和形面阻力组成

摩擦阻力为作用在物体表面上的切向力沿相对运动方向上的总和

形面阻力是由于流体的附面层在后部分裂产生涡流使后部压力降低。

层流形面阻力忽略不计

紊流形面阻力主导

阻力系数与流动的流动状态有关，即与雷诺数有关

2.临界速度的概念、计算方法；

把悬浮速度和沉降速度统称为临界速度

沉降速度：

物料从静止的流体中自由下落，最终达到匀速向下运动，把这一速度称为该物料的沉降速度。

悬浮速度：

如果流体以物料沉降速度向上运动，则物料颗粒将会在某一水平上呈悬浮状态，把此流体速度称作物料的悬浮速度

3.临界速度测定方法；

1.测定悬浮速度2.测定沉降速度

4.临界速度在生物物料共、分级、精选等方面的应用。

农业物料的清洗和分离

气力输送：

利用气流输送物料，影响因素为气流速度和物料浓度

水力输送：

用于饲料、蔬菜、畜禽粪便等。

优点是比较经济而且损伤少。

第五章散粒物料的力学特性

1.散粒物料摩擦物性，掌握滑动摩擦角、流动稳定角、休止角的概念及应用。

散粒物料是由许多松散、分离、形状尺寸差不多的颗粒所组成的群体，又称散粒体。

散粒体可分为粗粒、细粒和粉体三类

滑动摩擦角、滚动稳定角是反映物料与接触固体表面间的摩擦性质，休止角和内摩擦角反映物料间的内在摩擦性质。

滑动摩擦角表示散粒物料与接触固体相对滑动时，散粒物科与接触面间的摩擦特性，其正切值为滑动摩擦系数，与物料含水率有关。

滚动稳定角反映单粒往状、球形成类似球形物料与所接触表面的滚动摩擦特性．与物料形状、尺寸、质量以及接触表面的性质有关。

休止角指散粒物料从一定高度自然连续地下落到平面上时，所堆积成的圆锥体母线与底平面的夹角。

影响休止角的因素：

（1）形状：

粒子愈接近于球形，其休止角愈小。

（2）尺寸：

对于同一种物料，粒径愈小休止角愈大。

这是由于细小的粒子之间相互粘附没较大的缘故。

　　（3）含水率：

随含水率增加而增大等有关。

这是因为每个粒子被潮湿的表层包围，使其内摩—按力和粒子间粘附作用增加。

　　（4）堆放条件：

如果对物料进行振动，则休止角减小。

物料粒子愈接近于球形、粒径愈大，振动影响愈显著。

内摩擦角是反映散粒物料间摩擦特性和抗剪强度

休止角与内摩擦角的区别与联系：

（1）休止角和内摩擦角都反映了散粒物料的内摩擦特性；

（2）休止角和内摩擦角两者概念不同。

内摩擦角反映散粒物料层间的摩擦特性，休止角则表示单粒物料在物料堆上的滚落能力，是内摩擦特性的外观表现；

　　（3）数值不同。

对质量和含水率近似的同类物料，休止角始终大于内摩擦角，且都大于滑动摩擦角。

对于缺乏粘聚力的散粒物料如砂子等，其休止角等于内摩擦角。

2.散粒物料流动形式及流动特性、流动函数、流动因素的应用。

结拱影响因素：

粒径，形状，密度，内摩擦角，含水率

防止措施：

加大排料口；减小料斗顶角；减小料斗摩擦；料斗不对称或加纵向隔板；增加振动器；排料口下方加椎体结构减小物料压力

3.深仓与浅仓的概念，散粒物料对深仓与浅仓的压力分布。

物料深度h小于当量直径De为浅仓；大于为深仓（休止角或滑动摩擦系数的压力比）

浅仓侧压力的合力作用在距物料表面2/3壁高处深仓

六热学特性

应用1、农业物料和食品的冷却：

水果、蔬菜冷却后降低了呼吸作用、减慢成熟过程、延长了腐败变质的时间

2、....的加热：

土壤热处理可以杀菌消毒，为种子萌发创造条件；控制害虫；加热水果可以延长保存时间。

加热时间和温度是重要参数。

七、光学特性

应用：

1、物料颜色和成熟度分析：

物料的光的反射率与透射率光谱曲线与成熟度、颜色有相关性。

675nm有吸光性。

光密度越小，叶绿素含量越低。

2、成分分析：

利用光谱曲线。

测定水、脂肪、蛋白质等

3、内部缺陷检测：

反射率和透光率

4、自动分级和分选：

反射率和透光率、延迟发光

第八章生物物料的电学特性

1.R=ρL/A

1.1电阻R是与导体尺寸有关的量，而电阻率ρ是与导体尺寸无关的量。

因此，电阻率是表征导体性质的一个物理量。

温度升高引起电子间频繁的碰撞，导致碰撞时间缩短，从而使电阻率增大。

1.2电导是描述物体传导电流性性能的物理量，记作G。

物体的电导是指该物体所通过电流与该物体所加电压的比值。

对于直流电路而言，这个数值就是电阻的倒数，其单位为S。

电导率是电阻率的倒数。

3.物体1.导体2.非导体

导体1.电子导体2.离子导体

4.介电特性主要有三项，即相对介电常数，相对介质损耗因数和介质损耗角正切tgδ

4.1相对介电常数=以某种材料为介质时的电容器的电容/以真空为介质时的电容器的电容

=物料实际介电常数ε/真空介电常数ε0（8.85×10-14F／cm）

介电常数是表示物料可能贮存的电场能量，它应映该物料提高电容器电容量的能力

4.2相对介质损耗因数反映电介质在交流电场中可能损耗的能量，其值愈大表明物料在微波处理时加热愈快。

4.3介质损耗角的正切也是反映能量的损耗。

介质损耗角δ是交流电的总电流I与电容器中的电容电流Ic之间的夹角.（电介质可用理想电容和电阻组成的并联电路表示。

）

δ=90°—θtgδ=IR/IC

5介质损耗

将平板电容器丙极板间充以电介质，在高频电场作用下电介质将被极化，有极分子在电场中不断地作取向运动，分子间发生碰撞和摩擦将消耗电能并转为热能，使得介质发热。

这种因介质在电场作用下发热而消牦的能量称为介质损耗。

6.静电特性

6.1相距为r的两个点电荷q1和q2之间的相互作用力为

F=K（q1q2/r2）

K=1/（4πε0）=9×109Nm2/C2，ε0为真空中介电常数。

6.2电场强度E=F/q1

q是该电容器电容C与平板间电位差V的乘积

7.生物体的组织和细胞所进行的生命活动都伴随电现象，产生一定的电位变化，通常把这种生物体内的电现象称为生物电。

它反映了生命活动中的一些物理化学变化，与生物体的新陈代谢有关。

一旦生命停止，生物电也即消失。

介电特性影响因素：

电场频率；含水率；温度；密度

应用：

含水率测定：

基于水的介电常数高达80，而其他农业物料的介电常数低得多。

加热干燥：

介质损耗原理，水的损耗因素比干物质大得多，将含水的物料放在高频或超高频的电场中电场放出的绝大部分能量将被水分子吸收，受热的水分子将快速蒸发。

含水率越高，吸收的能量越多，水分蒸发越快。

质量评定和控制；

种子的电处理：

对种子施以电能，包括对害虫的控制，改善发芽能力，种子分选

利用静电原理可进行分离和清选

谷物含水率测定