化工原理第四版习题解干燥

1、化工原理（第四版）习题解第七章干燥作者:日期:第七章干燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为 101.3kPa,(1)试计算空气为 40C、相对湿度为湿空气总压 p101.3kPa0.6,40c 时水蒸气的饱和蒸气压 ps7.375kPaI1.011.88Ht2492H分压 pV。解总压 p101.33kPa,t303K30C,0.7与崎；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa,求该空气在 50c 时的相对湿度与湿度 Ho60%时的湿度湿度H0.622 一 J0622PPs0.67.375101.3 0.67.3750.0284kg 水/kg 干气=(1.011.880.0284)4024

2、920.0284113.3kJ/kg(2)湿空气中水汽分压pV9.3kPa50c 时水的饱和蒸气压ps12.34kPa相对湿度PVPs93075412.34湿度 H0.622PPV93=0.622 一93一101.39.30.0629kg 水/kg 干气【7-2】空气的总压为 101.33kPa,干球温度为303K,相对湿度70%,试用计算式求空气的下列各参数:(1)湿度 H;(2)饱和湿度 Hs;(3)露点 td;(4)始 I;(5)空气中的水汽(1)30C 时，水的饱和蒸气压Ps4.241kPa湿度H0.622 一上PPs06220.74.241101.330.74.2410.0188kg

3、 水/kg 干气(2)饱和湿度 Hs0.622PPsPs4241.一一06220.0272kg 水/kg 干气101.334.241(3)露点td时的饱和湿度 Hs0.0188kg 水/kg 干气HsPsps0.622PPsPHs101.330.01882.97kPa0.622Hs0.6220.0188从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为 23.3C,故空气的露点 td23.3C(4) t30C,H0.0188kg 水/kg 干气时，空气的始为H1.011.88Ht2492H=(1.011.880.0188)3024920.018878.2kJ/kg 干气(5) t=30C

4、时的 ps4.241kPa116/12水汽分压 pvps0.74.2412.97kPa【7-3】在总压为 101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为 50C,湿球温度为 30C,试计算湿空气的湿度与水汽分压。解湿球温度 tw50c 时，水的饱和蒸气压 ps12.34kPa,比汽化热 rw2378kJ/kgp101.3kPa 及湿球温度 tW50c 时的湿度为 12.340.0863kg 水/kg 干气101.312.341090.0863 药行 50300.077kg 水/kg 干气0.077/18.02y00,077/18.021/28.95水汽分压 pvyp0.11101.311.1kPa

5、【7-4】利用湿空气的IH图填写下表的空白。干球温度/C湿球温度/C湿度1/kg水kg干气相对湿度/%焰1一一/kJkg干气水汽分压/kPa露点/C5030(0.018)(23)(97)(2.75)(24)40(26)(0.0145)(31.5)(76)(2.3)2020(16)(0.0087)60(43)(1.3)(12)(55)(39)0.04(39)160(6.1)(36)30(20)(0.01)(37)(56)1.5(14)【7-5】空气的总压力为 101.3kPa,干球温度为 20c.湿球温度为 15C。该空气经过一预热器，预热至 50c 后送入干燥器。热空气在干燥器中经历等始降温过

6、程。离开干燥器时相对湿度 80%。利用 1-H 图，试求：(1)原空气的湿度、露点、相对湿度、烙及水汽分压；(2)空气离开预热器的湿度、相对湿度及崎；(3)100m3原空气经预热器加热，所增加的热量；(4)离开干燥器时空气的温度、始、露点及湿度；(5)100m3原空气在干燥器中等始降温增湿过程中使物料所蒸发的水分量。解空气总压 p101.3kPa,干球温度 t=20C,湿球温度 tw15Co(1)原空气的湿度 H00.0085kg 水/kg 干气，露点 td。12C,相对湿度。60%,始I。43kJ/kg 干气，水汽分压 pV01.3kPa。(2)空气离开预热器的温度 t=50C,求得湿度 H

7、1He0.0085kg 水/kg 干气，相对湿度112%,始 I172kJ/kg 干气。(3)原空气的比体积273203一一H0.7741.244H0(0.7741.2440.01)0.844m3湿气/kg干气273273117/12湿球表面处的湿空气，在总压HW0.6220.622pps空气在 t50C 时的湿度为HHw(ttw)kHrW湿空气的水汽摩尔分数为0.11100m3原空气在预热器所增加的热量为Q1H0卜温72433436kJ(4)空气在干燥器中为等燃降温增湿过程，离开干燥器时，已知相对湿度得温度 t227C,始 I272kJ/kg 干气，露点td224c,湿度%0.018kg 水

8、/kg 干气。(5)100m3原空气，在干燥器中，等燃降温增湿过程中，使物料所蒸发的水分量为W100H2HI-00-0.018000851.126kg 水H0.844【7-6】在去湿设备中，将空气中的部分水汽除去，操作压力为度为 20C,空气中水汽分压为 6.7kPa,出口处水汽分压为 1.33kPa。试计算 100m3湿空气所除去的水分量。空气进口湿度【7-7】湿空度的总压为 101.3kPa,温度为 10C,湿度为 0.005kg 水/kg 干气。试计算：(1)空气的相对湿度1；(2)空气温度升到 35c 时的相对湿度品；(3)温度仍为 35C,总压提高到 115kPa 时的相对湿度也(4

9、)温度仍为第(1)问的 10C,若总压从 101.3kPa 增大到千克干空气所冷凝的水分量。解(1)总压 p101.3kPa,湿度 H0.005kg 水/kg 干气另一解法:118/12101.3kPa,空气进口温解总压 p101.3kPa,pv16.7kPa,pv21.33kPaHI0.622p空气出口湿度0.6226.7101.36.70.0441kg 水/kg 干气H20.622Pv20622pPV2进口湿空气的比体积1.33101.31.338.28103kg 水/kg 干气H0.7741.244H1T2730.7741.2442933、”，0.0441=0.89m3湿气/kg干气27

10、3100m3湿空气中含有的干空气量为100kg0.89y(干气)，除去的水分量为凝H%靛0。4410.008284.02kg 水500kPa，试求此条件下的湿空气饱和湿度Hs,并与原空气的湿度 H 比较，求出加压后每温度 t=10C 时水的饱和蒸气压相对湿度Hp10622IHps1PSI1.227kPa00051013.0.658(06220.005)1.227湿空气中水汽摩尔分数0.005/18.02y00.0058.021/28.950.005/18.02Pvyp101.30.807kPa0.005/18.021/28.95P31152空 0.1390.158P2101.3Ps1.227k

11、Pa,总 jEEp500kPa饱和湿度 Hs0.622P0.622-1.2270.00153kg 水/kg 干气pps5001.227每千克干空气所冷凝的水分量为HHs0.0050.001530.00347kg 水/kg 干气解总压 p102.4kPa,温度 t24C,相对湿度1(1)计算湿度 H1P1102.4kPa,10.6苯在 24c 时的饱和蒸气压 ps1计算1211033lgps16.03055.03312.1kPas24220.79水汽的分压相对湿度Pv1Ps1(2)温度t=35C 时，水的饱和蒸气压为 Ps25.808kPa相对湿度Ps121Ps212270.658.0.1395

12、.808与(2)问相比，总压由 P2101.3kPa 改为 P3115kPa相对湿度与总压 p 成正比，故(4)温度t10C 时，水的饱和蒸气压为原空气的湿度H0.005kg 水/kg 干气【7-8】氮气与苯蒸气的混合气体，总压力为102.4kPa。在 24c 时，混合气体的相对湿度为 60%。(1)试计算混合气体的湿度(kg 苯蒸气/kg气冷凝 70%时的饱和湿度(3)若混合气温度降为氮气)；(2)试计算使混合气中的苯蒸10C,试计算总压力增加到多大，才能使苯蒸气冷凝 70%。苯的饱和蒸气压Ps用附录十的 Antoine 方程计算。0.6。氮的摩尔质量Mg28.02kg/kmol,苯的摩尔质

13、量MV78.11kg/kmol。1Ps1R1Ps178110612128021024061210.213kg苯蒸气/kg 氮气(2)苯蒸气冷凝 70%时的饱和湿度也计算HH 一1-0.7Hs10.7HI0.3HI0.3HI(3)温度 t210C,苯蒸气冷凝 70%，总压力苯在 10c 时的饱和蒸气压 ps2计算0.2130.0639kg苯蒸气/kg 氮气P2?1211033八八lgpS26.03055.,pS26.07kPas10220.79119/12120/12HsMMg总压力增加到Ps2P2Ps2270.9kPa 时,78.116.070.063928.02P26.07才能使苯蒸气冷凝

14、70%干燥过程的物料衡算与热量衡算【7-9】某干燥器的湿物料处理量为100kg 湿料/h,其湿基含水量为 10%（质量分数）干燥产品湿基含水量为2%（质量分数）。进干燥器的干燥介质为流量500kg 湿空气/h、温度 85C、相对湿度10%的空气，操作压力为 101.3kPa。试求物料的水分蒸发量和空气出干燥器时的湿度 H解操作压力101.3kPa湿物料处理量Li100kg 湿料/h,湿基含水量10.1。F基含水量为X111产品湿基含水量0.10.110.10.920.02,干基含水量为0.020.0210.020.98物料的水分蒸发量 W湿物料中绝干物料的质量流量为LcL11110010.19

15、0kg干料/h水分蒸发量为cc0.1WLcX1X290（一0.90.02，八,菽）8.16kg 水分/h（2）空气出干燥器时的湿度H2计算空气的流量为 500kg 湿空气/h,温度 t=85C 时，水的饱和蒸气压Ps58.74kPa,相对湿度 0.1空气进干燥器的湿度H10622p-PPs干空气的质量流量为06220158.740.0383kg 水/kg 干气101.30.158.74500G-H115000.0383-482kg 干气/hH2的计算如下WGH2H1H2GHi鬻0.03830.0552kg 水/kg 干气【7-10】某干燥器的生产能力为700kg 湿料/h,将湿物料由湿基含水量

16、0.4（质量分数）干燥到湿基含水量 0.05（质量分数）。空气的干球温度为 20C,相对湿度为40%,经预热器加热到 100C,进入干燥器，从干燥器排出时的相对湿度为 60%。若空气在干燥器中为等烙过程，试求空气消耗量及预热器的加热量。操作压力为 101.3kPa。解湿物料流量 L=700kg 湿料/h,湿基含水量10.4,则干基含水量为产品湿基含水量20.05,干基含水量为湿物料中绝干物料的质量流量为物料中的水分蒸发量为WLcX1X242004005302kg 水分/hc0.60.95空气温度 t020C,相对湿度10.4,从IH图上查得湿度 H10.0057kg 水/kg 干气。经预热器加

17、热，温度升到 t100C,湿度未变，为 H1HO0.0057kg 水/kg 干气，烙I1116kJ/kg 干气。空气从干燥器出来时的相对湿度20.6,从空气进干燥器的状态点 1 沿I116kJ/kg干气的等 I 线，直到20.6 时，空气出干燥器的湿度 H20.029kg 水/kg 干气。预热器的加热量为QpGCH(t1to)3.61.011.88H0t1to3.61.011.880.005710020294kW【7-11】在常压干燥器中将某物料从湿基含水量 0.05空气，产册V：（质量分数）干燥到湿基含水量 0.005（质量分数）。干燥器的生产能力为 7200kg 干料/h,物料进、出口温度

18、分别为 25c 与 65Co 热空气进干燥器的温度为 120C,湿度为 0.007kg 水/kg 干气，出干燥器的温度为 80C。空气最初温度为 20C。干物料的比热容为 1.8kJ/（kgC）。若不计热损失，试求：（1）干空气的消耗量 G、空气离开干燥器时的湿度 H2；（2）预热器对空气的加热量。解已知数据如习题 7-11 附图所示。物料的干基湿含量为 X1-005-1110.0595121/12物料鼻，r空气习题7-11附图X10.40.410.4 前X2产20.050.0510.05 演LcL1170010.4420kg干料/h空气消耗量WH2HO302/36000.0290.00573

19、.6kg 干气/s水分蒸发量为WLcXiX20.0952kg/s(1)干空气消耗量 G 与空气离开干燥器时的湿度空气进、出干燥器的始为1.011.88H1t12492Hl1.011.880.00712024920.007140kJ/kg 干气|21.011.88H2t22492H21.011.88H2802492H2=80.8+2642H2物料进、出干燥器的始为,5I1CsX1Cw11.8954.1872550.5kJ/kg 干料5I2CsX2Cw21.84.18765118.4kJ/kg 干料995干燥器的热量衡算GI1I2LcI2I1G5922642H788900.2(a)干空气消耗量W3

20、43GH2H1H20.007(b)由式a与式b求得干空气消耗量G4.16104kg干气/h空气离开干燥器时的湿度 H=0.0152kg 水/kg 干气(2)预热器对空气的加热量QP计算空气进预热器的始为1。1.011.88H0tg2492H01.011.880.0072024920.007122/12X20.005510.00599572005595995343kg/hH2的计算IiG1408082642H9.272001184505.干燥速率与干燥时间【7-12】在恒速干燥阶段，用下列 4 种状态的空气作为干燥介质，试比较当湿度 H定而温度 t 升高及温度 t 一定而湿度 H 增大时，干燥过

21、程的传热推动力 tttw与水汽化传质推动力 HHm-H 有何变化，并指出哪种情况下的推动力最大。(1) t=50C,H=0.01kg 水/kg 干气；(2)t=100C,H=0.01kg 水/kg 干气；(3) t=100C,H=0.05kg 水/kg 干气；(4)t=50C,H=0.05kg 水/kg 干气；解(1)t=50C,H=0.01(2)t=100C.H=0.01tw25Hw0.021tw35Hw0.037t25H0.011t 65H0.027(3)t=100C,H=0.05(4)t=50C,H=0.05tw47.5Hw0.0725tw42.5Hw0.053t52.5H0.0225t

22、7.5H0.003(2)与(1)比较，H-一定， t 增大, 则tw增大，Hw增大，t 增大，H增大。与(2)比较，t允，H 增大,则twHw增大，但 t 减小，H减/与(4)比较，H-一定， t 增大, 则tw增大，Hw增大，t 增大，H增大。(4)与(1)比较，t允，H 增大,则tw增大，Hw增大，但 t 减小，H减/结果是：t 增大，能使 t、H都增大，H 增大，能使 t、H都减小，H 较小时，使 t 增大，对 t、H的增大效果显著。第(2)种情况的推动力最大。【7-13】在恒定干燥条件下，将物料从 X=0.33kg 水/kg 干料，干燥至 X=Q09kg 水/kg 干料,共需 7h,问

23、继续干燥至X20.07kg水/kg干料，再需多少时间？已知物料的临界含水量为 0.16kg 水/kg 干料，平衡含水量为 0.05kg 水/kg 干料(以上均为干基含水量)。降速阶段的干燥速率与物料的含水量近似呈线性关系。解已知 X0.33kg 水/kg 干料，X0.16kg 水/kg 干料X0.09kg 水/kg 干料，X*0.05kg 水/kg 干料127h干燥时间计算式为123/1237.9kJ/kg 干气QpI04.16104360014037.91180kWLcAucXIXcKXUcXcX*当 X20.07(kg水/kg 干料)时,【7-14现将 25C,湿度为 0.01kg/kg 绝干气的空气在预热器中升温至 90oC 后进入一干燥面积为 48itf 的常压绝热干燥器，将 1500kg 湿物料从含水量为 18%(湿基)降至 1.5%(湿基)，已知物料的临界含水量 Xc=0.1kg/kg 绝干料，平衡含水量 X*=0.01kg/kg 绝干料，恒定干燥条件下测得恒速阶段干燥速率为 2.2kg/(itfh),降速干燥阶段干燥速率与自由含水量呈直线