化工原理干燥习题

1、1. 在101.325kPa下，不饱和湿空气的温度为40 C,相对湿度为60%若加热至80 C，贝U 空气的下列状态参数如何变化？ 湿度H相对湿度 湿球温度tw露点td焓I （变 大，变小，不变） 2. 依据干燥速率曲线，干燥过程可分为两个阶段，即 段和 两个干燥阶段之间的交点C处的含水量称为。_ 3. 当干燥所用空气的相对湿度增加时，干燥终点处物料的平衡含水量会相应 （增加，减少，不变） 6 .已知常压下某湿空气的温度为20 C,水蒸气的饱和蒸气压为2.3346kPa，湿度为 0.014673kg/kg绝干气，试求：（1）湿空气的相对湿度 =, 为干燥介质用。 7 当湿空气的温度一定时，若湿

2、度越高测得的湿球温度也 若空气为水气所饱和， 测得的湿球温度就是 温度。 1. 湿球温度（tW）是湿空气和的函数，而绝热饱和温度 tas是湿空气 和的函数；对湍流状态下的水蒸气 -空气系统，tW和tas的大小 关系为。 2. 典型的干燥曲线可明显分为 和两个阶段，两个阶段之 间的交点称为 。 2 已知湿空气如下的哪两个参数，可利用 H-I图查得其它未知参数。（） A: H，p B: t，td C: tw， I D : tas， I 二、选择（10分） 1、对于易溶气体， H 值，Kg 玄。（） A.很大， B.很小，C. 很小， D.很大， 2、已知湿空气如下的哪两个参数、可利用H I图查得其

3、它未知参数。（） A. H , PB . t , tdC. tw, ID . tas, I 三、问答题 1、干燥实验中，哪些干燥条件应恒定不变？在此条件下进行长时间干燥，最终能否得到绝 干物料？ 2、结合水与平衡水分有何区别和联系？ 答：平衡水分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化 平衡水分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。 结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物 料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。 一般地，结合水的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平衡水分，

4、其不能被 一定状态的空气干燥除去。 3、如何区别平衡水分和自由水分？（ 5分） P,湿 4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压 度H;焓I;露点td;湿球温度tw;相对湿度0。 水气分压 P , 湿度H; 焓I; 露点td ; 湿球温度 tW; 相对湿度 0 画出图（2分） 并指出上述六个参数。（4分） 5、湿球温度 6、如何进行恒定干燥操作 三、请回答下列问题（10分） 3、（2 0分）某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿 基含水量为3.5%干燥产品的湿基含水量为0.5%空气的状况为：初始温度为25C,湿度 为0.005k

5、g水分/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140 C，若离开干燥器的温度选定 为60 C ,试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。假设空气在干燥器内经历等焓过 程，I= （1.01+1.88H ） t+2490H。 （20分）采用常压干燥器干燥物料，每小时处理2000kg，干燥操作使物料的湿基含量 由40%减至5%干燥介质是湿空气，初温为 20 C,湿度Ho=0.009kg水/kg绝干空气， 经预热器加热至120 C后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40 C,若在干燥器 中空气状态沿等焓线变化。已知湿空气焓的计算式为l=（1.01 + 1.88H）t+2490H ，试求： （1）水分

6、蒸发量W（kg; （2）绝干空气消耗量L（kg绝干空气/s）; 3 m /s。 （3）干燥收率为95%时的产品量； 风机的风量应为多少 （4）如鼓风机装在新鲜空气入口处， 六、（共20分） 解：（1）水分蒸发量 04 0050.205Kg /s 1 0.05 w1 w 22000 （4分） w G1 - 1 w23600 (2 )绝干空气消耗量 w H2 Hi 其中Hi=Ho=O.OO9 kg水/kg绝干气 求H2： 因 |1 = I 2 (1.011.88Hi)ti 2490Hi (1.011.88H2)t22490H 2 (1.01 1.88 0.009) 120 2490 0.009 (

7、1.011.88H2) 402490H 2 解得 H2 -0.041 kg水/kg绝干空气 则 L 0.o4i205009讽盹绝干空气“ (3) G2 Gi w益 0.205 0.351kg/s 或 G2 1 Gi Wi2000 1 0.4 n qcd kc / o 0.35 1kg / S 1 -w 23600 0.05 又干燥收率的定义为 实际产品量 理论产品量 (6分) 100% 鱼 100% G2 所以 G2 G20.351 95% 0.333kg/s(6 分) (4) t。20 C，H00.009kg水/kg绝干空气 时空气的湿比容为 Vh(0.773仙他鹦 (0.773 1.244

8、 0.009) 273 20 273 3 0.842m /kg绝干空气 体积流量 (4分) 3 V L Vh 6.406 0.8425.394m /s P0 = 1.175Kpa , 在常压连续理想干燥器中，用风机把空气送至预热器，经120 C饱和蒸汽加热后进入干 燥器以干燥某种湿物料，已知空气状况为：进预热器前湿空气中水气分压 温度为15C，进干燥器前温度为 90 C,出干燥器后温度为 50 C,物料状况为：进干燥器前 X1 = 0.15Kg水/Kg绝干料，出干燥器后 X2 = O.OIKg水/Kg绝干料，干燥器生产能力为 250Kg/h 2 (按干燥器出口产品计)，预热器总传热系数为 50

9、 w/(m求： 1绝干空气消耗量； 2风机送风量；3预热器传热面积。 注：H = 0.622 P o /(P- Po); u=(1/29+H o/18) X22.4 X(to+273)/273; I H=(1.01 + 1.88H)t+2490H 1.绝干物料流量： G G2 250 248kg绝干料/h (1 分) 1 X 1 0.01 水蒸发量：w G(X1 X2) 248 (0.15 0.01)34.7 kg/h (1 分) 进预热器前：H。 0.622 P0 0.622 1.1750.0073kg / kg绝干气 (2 分) pP0 101.33 1.175 Ih0(1.01 1.88

10、H)t。2490H0(1.01 1.88 0.0073) 15 2490 0.007333.5kJ/kg绝干气 (2 分) 进干燥器前： 比 H0.0073kg/kg绝干气 110kJ / kg绝干气 (2 分) 出干燥器后： Ih2 Ih1110kJ /kg绝干气 Ih 1 (1.01 1.88 0.0073)90 2490 0.0073 即 I H2 (1.011.88 H2) 50 2490 H 2 110kJ / kg绝干气 (2 分) 绝干空气耗量：L w H2 H1 2210kg干空气/h 0.023 0.0073 (2 分) 得H20.023kg/kg绝干气 2.风机送风量: 1

11、 L(29 22.4 t。273 273 3 1822m /h (3 分) 预热器传热面积: QpL(Ih1 Ih2) 2210 (110 33.5) 169100kJ/h 47kw (2 分) tm (120 15) (120 90) ,120 15 In 120 90 59.9 C Qp K Tm 3 47 10 50 59.9 16m2 (3 分) 用热空气干燥某种湿物料，要求干燥产品为0.1kg/s，进干燥器时湿物料温度为15 C, 含水量13% （湿基），出干燥器的产品温度为 40 C,含水量1%（湿基）。原始空气的温度为 15C,湿度为0.0073kg/kg，在预热器采用200kP

12、a （绝压）的饱和蒸汽加热至100 C进入干 燥器，出干燥器的废气温度为 50 C,湿度为0.0235kg/kg。求: 1. 水分蒸发量W及绝干空气消耗量 L。 2. 单位时间内预热器消耗热量Q P。 3. 蒸汽消耗量D。 注: 200kPa （绝压）饱和蒸汽的汽化焓丫 =2205 (kJ/kg); h-|o=(1.O1+1.88H o)(ti-1 o) 五（ 20 分） 分） 分） 分） 分) 5. 分） 物料进干燥器时干基含水量: 分） 物料出干燥器时干基含水量: 绝干物料流量：G 水分蒸发量：W 绝干空气消耗量: X1 X2 W2) G(X1 X2) w H2 H1 单位时间内预热器消耗

13、热量: Qp L(I1 I。) 0.849 (1.01 3 .蒸汽消耗量：D 五、（20分） w1 w1 w2 1w2 0.1 (1 0.13 1 0.149kg /kg 0.13 0.01 0.0101kg/kg 1 0.01 0.01) 0.099 (0.149 0.01375 (1 (1 0.099kg绝干料/s 0.0101)0.01375kg水分 /s 0.0235 0.0073 0.849kg绝干气/s (2 (4 (4 L(1.01 1.88H0)(t1 t0) 1.88 0.0073) (100 15)73.9kW Qp0.0335kg/s 120.6kg/h 2205 (5

14、(3 分) 在常压绝热干燥器中将1500 kg湿物料从原始含水量18%降至1.5%均 为湿基)。to 25 C、Ho 0.010kg/kg绝干气的空气在预热器中升温至 90 C后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为 50 C。试求: (1) 完成上述干燥任务所需要的空气量； (2) 预热器中加热蒸汽的消耗量(蒸汽的相变热为2205kJ/kg，忽 略预热器热损失)； (3) 干燥系统的热效率； (4) 通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量 X c 0.1kg / kg绝干料，平衡含水量 X* 0.01kg/kg绝干料； 已知干燥面积为48 m2，恒速阶段的干燥速率Uc 2.2kg/(m2

15、 h), 假定降速阶段干燥速率与自由含水量(X X*)呈直线关系，则所 需干燥时间为若干。 解：(1)所需空气量 G G1(1 w1)1500(10.18)1230 kg w118 X110.2195 1 w1100 18 1 5 X20.01532 100 1.5 W G(X1 X2)1230(0.2195 0.01523)251.3kg (1) W H2 H0 H2由焓的衡算求得。对于绝热干燥过程，空气进出干燥器的焓值相等，即 (1.01 1.88 0.01) 90 2490 0.01(1.011.88H2) 50 2490 H2 解得：H 20.02593kg/kg绝干气 将有关数值代入

16、式(1),得到 253.1 L 0.02593 0.011.578 10 kg绝干气 LwL(1 H。) 1.578 104(1 0.01)1.594 104kg 新鲜气 （2）预热器中加热蒸汽的消耗量 Qp L(1.01 1.88H)(t1 t) 1.055 106 kJ 1.578 104(1.01 1.88 0.01)(90 25) 加热蒸汽消耗量为 Wh r Qp 1.055 106478.6kg 2205 （3）干燥系统的热效率 对于绝热干燥过程，可用两种方法计算 W(2490 1.88t2) Qp 253.1(2490 1 50)0.6157 61.57% 1.055 106 t1

17、 t2 t1 t0 100% 口 100% 90 25 61.54% （4）干燥时间 G O11 (X1 Xc) SUc 1230 (0.2195 48 2.2 (Xc X*) In X2 X * 0.10-0.01 010)(010 .01)ln 0.01523 0.01曲 温度为20C、湿度为0.01kg/kg绝干气的常压新鲜空气，经预热器预热至120 C后用 于干燥某湿物料。空气离开干燥器的温度为60 C、湿度为0.05kg/kg绝干气，湿物料进出 干燥器的温度分别为 30C、50C,湿基含水量分别为 20%、5%干燥产品流量为 60kg/h， 湿物料的平均比热容为2.134kJ/（kg

18、湿物料.C），忽略干燥系统的热损失。试求： (注:Q L(I2 I1) G(I2 I；) QL) L 1.01 (t2 t.0) W(2490 1.88t2) GCm( 21) Ql （1）新鲜空气的耗量； （2）干燥系统的热效率。 20% 5% 六、答：（1）X1 0.25 X2 0.053 1 20% 1 5% W G(X1 X2) G1 G2 L(H2 H1) GG1(1 w1) 60*(1 20%) 48Kg/h 48*(0.250.053) L* (0.05 0.01) 所以 L 236.4 Kg 绝干气 /h (2) 干燥的水分量 W G*(X1 X2)48* (0.25 0.05

19、3)9.46 Kg 水/h 总干燥的热量： Q L(l2 丨1)G(I2 l1) Ql L 1.01 (t2 t.0) W(2490 1.88t2) GCm( 21) QL 236.4* 1.01* (60 20) 9.46*(2470 1.88* 60) 60* 2.134* (50 30) 0 3550.5624622.492560.830733.85 KW 干燥系统热效率为 W (24901.88t2)_ccc/ 9.46*(2490 1.88*60)* -*100% * 100% 80.1% Q30733.85 七、计算题。(10分) 以空气为干燥介质干燥某种湿物料，新鲜空气用量为21

20、00 Kg新鲜空气/h，温度为20C, 湿度为0.012 Kg水/Kg干气。空气经预热器加热至 60 C后进入干燥器，离开时的温度为40 C。 湿物料处理量为 400 Kg/h，温度由20C升到35C，含水量由10%干燥至0.5% (均为湿基)， 湿物料的平均比热容 Cm为3.2 KJ/(Kg绝干料.C )。干燥器的热损失速率 Ql为1.2 KW。若干 燥过程可视为等焓过程。 试求：(1)水分的蒸发量，Kg/h。(2)空气离开干燥器的湿度。 (3)干燥器的热效率。 Q 1.01L(t2 t0) W(2490 1.88t2) Gccm( 21) QL 一、(20 分) 在常压间歇操作的厢式干燥器

21、内干燥某种湿物料。每批操作处理湿基含水量 为15%勺湿物料500kg，物料提供的总干燥面积为40m2。经历4h后干燥产品中 的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及 平衡含水量分别为0.11kg水/kg绝干料及0.002kg水/kg绝干料。临界点的干燥 速率为1kg水/(m2 h)，降速阶段干燥速率为直线。每批操作装卸物料时间为 10min，求此干燥器的生产能力，以每昼夜(24h)获得的干燥产品质量计 (20 分) 解由题意可知，每批操作处理湿基含水量为15%即 X! 15%3 115% 17 在恒速干燥阶段全部需要时间 （1） G12 53 曲人 xj (万 ，

22、11)o.830h 4h （10 分） 由此可知干燥过程还需经历降速干燥阶段 其降速干燥阶段用的时间 t1 S UC X2 X (2) 其中 XC0.11，X*0.002 且 （3） 做物料衡算得 500 G2 1 X,1 X2 每昼夜获得干燥产品质量 Q G2 2410 4 60 联立（1）（2）（3）（4）（5）解得 Q 2467.9kg干燥产品/昼夜 t1 t2 4h (4) (5) (10 分) 六、计算题。（10分） 今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4% （均为 湿基）。干燥介质为空气，初温15C,相对湿度为50%（湿度为H=0.005kg

23、水/kg绝干空气） 经预热器加热至 120 C进入干燥器，出干燥器时降温至45C,相对湿度为 80% （湿度为 H2=0.052kg水/kg绝干空气）。 试求：（a）水分蒸发量 W; （5分） （b）空气消耗量L、单位空气消耗量I ; （5分） 六、（10分）解：（a） （5分）水分蒸发量 W 已知 G1=800kg/h , W1=30%, W2=4%，贝V (1 分) Gc=G (1-W1)=800 (1-0.3 ) =560kg/h X! W1 0.3 0.429 （1 分） 1W! 10.3 X2 w 0.04 0.042 （1 分） 1w2 10.04 （2 分） W=Gc （X1-X

24、2） =560 x（0.429-0.042 ） =216.7kg 水/h （b） （5分）空气消耗量L、单位空气消耗量I 空气通过预热器湿度不变，即 W L H2 H, W H2 Ho Ho= Hi。 （1 分） 4610 kg绝干空气/h 0.0520.005 （2 分） 1 H2 H0 21.3 kg干空气/kg水 0.0520.005 （2 分） 1. （20分）有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000 kg/h （以干燥产品计）。物料水分由12%降至 3% （均为湿基），空气的初温为25 C,湿度为0.01 kg水/kg干空气，经预热器后升温至70 C，干燥 器岀口废气的干球温度

25、为 45C。设空气在干燥器进岀口处焓值相等。试求： （1）在H-I图上表示空气的状态变化过程； （2） 初始状态下的空气用量为多少m3/s ? （I= （ 1.01+1.88H）t+2500 H ，vH（0.772 1.244H0） 273 t1 ） 273 3 （20分）解：（1） （10分）干燥系统示意图见附图1。在H-I图上的空气状态变化见附图 2. W=0.12 q=1000 kg/h 附图1干燥系统示意图 附图2空气状态变化图 (10 分) 蒸发水分量 WiW2 G2 - 1 Wi (2) (10分)求空气用量 1000 0.12 0.03 102.3 kg/h 1 0.12 因水分

26、在干燥器进出口处焓值相等，所以h = l2，即 (1.01 + 1.88H 1)t2+2500 H 1=(1.01 + 1.88H 2) t2+2500 H 2 因 H1=H 0=0.01 kg/kg, t 1=70 C , t2=45 C ,故有 (1.01+1.88 0.01) X70+2500 X).01=(1.01 + 1.88H 2) M5+2500H 2 解得 H2=0.107 kg/kg Vh(0.772 1.244H。)273 273 (0.772 1.244 0.01) 273 25 273 初始状态下的湿空气体积流量 3 V 0.856 1054.6 902.7m /h 0

27、.856 m3 / kg干空气 3 0.251 m /s 干空气用量 L=W/(H 2-H 1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h(5 分) 方法1: 湿空气质量流量L-L(1+H 1)=1054.6(1+0.01)=1065.1 kg/h 湿空气的平均分子量M=1.01心/29+0.01/18)=28.8 初始状态下的湿空气的体积流量 3 1065,1 103 V 8.314 (273 25) n28.82904.3 m3 / h 0.251m3 / s (5 分) P101.325 102 方法2: 空气的湿比容 六、(20分，08考研)如附图所示，某干燥器的操

28、作压强为80kPa (绝压)，出口气体的温 度t2为59 C,相对湿度 血为72%为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高 于92 C,故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度枷为 11%已知新鲜空气的质量流量为0.49kg/s，温度t0为18 C,湿度H。为0.005kg水/kg绝干 空气。 试求：(1)空气的循环量Lr； (2)新鲜空气预热后的温度t1; ( 3)预热器需提供的热量 Qp。 (水的饱和蒸气压：59C时为19.013kPa , 92 C时为75.598kPa) L 預热器 ti Hi I tfc Hhi 于烽器 L ts Hs tpi W TTi qs rr 六、(20分，05考研)某并流式干燥器的操