化工原理(干燥部分)习题与解题指导

1、第八章 干燥【例题与解题指导】【例5-1】某常压空气的温度为30、湿度为0.0256kg/kg绝干气，试求：（1）相对湿度、水汽分压、比容、比热容及焓；（2）若将上述空气在常压下加热到50，再求上述各性质参数。解：（1）30时的性质相对湿度由手册查得30时水的饱和蒸汽压ps4.2464kPa。用式5-5求相对湿度，即将数据带入 解得 水汽分压 比容 由式5-6求比容，即=0.8926 m3湿空气/kg绝干气比热容 由式5-7a求比热容，即焓用式5-8求湿空气的焓，即kJ/kg绝干气（2）50时的性质参数相对湿度 查出50时水蒸汽的饱和蒸汽压为12.340kPa。当空气被加热时，湿度并没有变化，

2、若总压恒定，则水汽的分压也将不变，故水汽分压 因空气湿度没变，故水汽分压仍为4.004kPa。比容因常压下湿空气可视为理想气体，故50时的比容为m3湿空气/kg绝干气比热容由式5-7知湿空气的比热容只是湿度的函数，因此，湿空气被加热后，其比热容不变，为1.058kJ(kg绝干气)。焓 kJ/kg绝干气由上计算可看出，湿空气被加热后虽然湿度没有变化，但相对湿度降低了，所以在干燥操作中，总是先将空气加热后再送入干燥器内，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。【例5-2】常压下湿空气的温度为30、湿度为0.0256kgkg绝干气，试求该湿空气的露点td、绝热饱和温度as和湿球温度tw。解：露点td将湿空

3、气等湿冷却到饱和状态时的温度为露点，由式5-16可求出露点温度下的饱和蒸汽压解得 =4.004kPa查出该饱和蒸汽所对应的温度为 28.7 ，此温度即为露点。绝热饱和温度 由式5-14计算绝热饱和温度，即由于as是 的函数，故用上式计算 时需试差。其计算步骤为设 = 29.21用式5-3求 温度下的饱和湿度as，即查出29.21时水的饱和蒸汽压为4054Pa，汽化潜热为2425.48kJ/kg，故kgkg绝干气用式5-7a求H，即kJ/(kg.)用式5-14核算 。故假设 =29.21可以接受。湿球温度tw 用式5-12计算湿球温度，即与计算tas一样，用试差法计算tw，计算步骤如下:假设t

4、w=29.21对空气水系统， 。查出29.21水的汽化热 为2425.48 kJ/kg。前面已算出29.21时湿空气的饱和湿度为0.02593 kg/kg绝干气用式5-12核算t w，即 与假设的29.21很接近，故假设正确。计算结果证明，对于水蒸汽空气系统， tw由上计算可看出，只要知道湿空气的两个相互独立的参数，其它参数均可求出，但有时需要试差。【例5-3】试应用 图确定（1）例5-1中30及50时湿空气的相对湿度及焓；（2）例5-2中湿空气的水汽分压、露点td、绝热饱和温度as和湿球温度tw。解：（1）如本例附图（a）所示，t30的等t线和=0.0256kg/kg绝干气的等线的交点A即为

5、30湿空气的状态点。由过点A的等 线可确定30湿空气的相对湿度为 =94%；由过点的等线可确定30湿空气的焓为=95 kJkg 绝干气。将30的湿空气加热到50，空气的湿度并没有变化，故t50的等t线和=0.0256kg/kg绝干气的等线的交点B即为50时湿空气的状态点。由过点的等 线及等I线可确定50时湿空气的相对湿度为32%、焓为117 kJkg绝干气。（2）如本例附图（b）所示，首先根据t30、=0.0256 kg/kg绝干气确定湿空气状态点A。 由A点的等线与 线的交点B所在的蒸汽分压线，可确定水汽分压为p=3800Pa。 露点是等湿冷却至饱和时的温度，故由A点的等线与 =100%线的

6、交于点C所在的等t线，可确定湿空气的露点td为28.5。绝热饱和温度是等焓冷却至饱和时的温度，故由过点A的等I线与 =100%线的交于点D所在的等t线，可确定绝热饱和温度tas为29。 查图结果与计算结果比较可知，读图时有一定的误差，但避免了计算时试差的麻烦。【例5-4】已知物料干燥过程干燥时间的计算公式为：恒速阶段 降速阶段 总干燥时间 试解释上述公式中各参数的含义，并根据所给干燥速率曲线，找出对应参数，计算干燥时间。已知湿物料处理量100kg ，含水量由20%处理至5%（均为湿基），干燥器的干燥面积为4m2 。解：A为干燥面积，G为干基物料质量，U0为临界干燥速率， 为物料起始及临界含水量

7、， 为最终含水量及平衡含水量。 为比例常数。上述公式适于连续干燥器的干燥时间计算。依题意， G=100（10.2）80kg ，A = 4m2 W1/（1W1）0.2/（10.2）0.25W2/（1W2）0.05/（10.05）1/19由图知， 0.2 ，0.05 ，U0=1 kg/m2.h 1/(0.20.05)20/380(0.250.2)/(41)1 h 80/(20/34)ln（0.2-0.05）/(1/19-0.05)）3ln5712.12h13.12h练习题1. 饱和空气在恒压下冷却， 温度由1降至2，此时其相对湿度_， 湿度_，湿球温度.露点。 2. 湿球温度是大量空气与少量水长期

8、接触后_的温度， 对空气-水系统，当_， 时，/k为一常数, 其值约为kJ.kg-1K-1,故可写出tw的计算式 tw= 。 3. 空气的饱和湿度Hs是湿空气的如下参数的函数：( ) 。 A. 总压及干球温度； B. 总压及湿球温度； C. 总压及露点； D. 湿球温度及焓。 4. 空气温度为d，湿度为Hd，相对湿度为d的湿空气， 经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为1，湿度为H1， 相对湿度为1，则( ) A. H1Hd B. d1 C. H1Hd D. d1 5. 回答下列诸问题 （1） 湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等? （2） 湿空气在进入干燥器前，

9、往往进行预热，这样做有什么好处? 答：6. 若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度，露点，相对湿度。(变大,变小,不变,不确定) 7. 已知湿空气总压为101.3kN.m-3,温度为40,相对湿度为50% ,已查出40时水的饱和蒸气压Ps为7375N.m-3,则此湿空气的湿度H是kg水.kg-1绝干气,其焓是_kJ.kg-1绝干气。 8. 在测量湿球温度时，空气速度需大于5m.s-1,这是为了_。 9. 已知在50、P1atm时， 空气中水蒸汽分压Pw55.3mmHg，则该空气的湿含量H；相对湿度 ；（50时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg） 10. 在1atm

10、下，不饱和湿空气的温度为295K，相对温度为60，当加热到273K时，该空气下列状态参数将如何变化?（升高,增加, 降低, 不变） 湿度， 相对湿度，湿球温度，露点，焓。 11. 湿空气经预热，相对湿度，对易龟裂物料，常采用方法来控制进干燥器的值。 12. 干燥操作中， 干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后湿度 ， 温度。当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于温度。 13. 已知湿空气的下列哪两个参数，利用t-H图或H-I图，可以查得其他未知参数( )。 A. (tw,t); B. (td,H); C. (p,H); D. (I,tw)。 14. 在测量湿球温度时，应

11、注意空气速度u( )。 A. u 1m.s-1; B. u 5m.s-1; D. u 越小越好。 15. 湿空气在温度308K和总压1.52MPa 下，已知其湿度H为0.0023kg水.kg-1绝干空气，则其比容应为（单位均为 m3.kg-1绝干空气）( )。 A. 0.0583; B. 1.673; C. 2.382; D. 0.0224。 16. 干燥器进口的温度计最小分度是 0.1，下面是同一温度时的几种记录，哪一种是正确的( )。 A. 75; B. 75.0; C. 75.014; D. 74.98。 17. 空气温度为d，湿度为Hd，相对湿度为d的湿空气， 经一间接蒸汽加热的预热器

12、后，空气的温度为1，湿度为H1， 相对湿度为1，则( ) A. H1Hd B. d1 C. H1Hd D. d1 18. 对于一定干球温度的空气， 当其相对湿度愈低时，其湿球温度：( )。 A. 愈高； B. 愈低； C. 不变； D. 不一定，尚与其它因素有关。 19. 在湿球温度w的计算式中，k/之比值：( )。 A. 与空气的速度变化无关； B. 与空气速度u的0.8次方成正比，即k/u0.8 C. k/u0.5； D. 不一定，与多种因素有关。 20. 试说明为什么在干燥过程中,湿空气作为干燥介质时,一般都 经过预热才进入干燥器。简要说明对流干燥过程是一传热过程，又是一传质过程。 21

13、. 什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度?两者有何关系。 22. 回答下列诸问题 （1） 湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等? （2） 湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处? 答案1、不变， 下降， 下降， 下降。2、水面 被测气流温度不太高, 流速5m.s-1 1.09 tw=t-(rfw/1.09)(Hsfw-H) 3、 A 4、 B 5、1、对于饱和空气w d 对于不饱和空气w d 2、先预热，其升高，H不变，而降低 使湿空气提高吸收水份能力 另外升高，加快水份蒸发速率，提高干燥速率。 6、上升， 不变； 下降 7、H=0.0235kg水汽.

14、kg-1绝干气 ; I=100.68kJ.kg-1绝干气 8、 减少辐射和热传导的影响，使测量结果较为精确。 9、 0.0488， 0.59810、 不变， 降低， 升高， 不变， 增加， 不变， 增加 11、 下降， 废气部分循环。 12、 不变， 升高 ; 该空气的湿球温度 13、 A 14、 C 15、 A (0.772+1.244H)(T/273)1.013105/P (0.772+1.2440.0023)(308/273)1.013/15 0.0583m3.kg-1绝干气 16、D 17、 B 18、 B 19、 A 20、 湿空气预热可提高载热载湿的能力（H不变， 增加，下降， 传热传质推动力加大）。热空气传热给湿物料是一个传热过