化工原理-干燥习题.doc

1. 在101、325kPa下,不饱与湿空气得温度为40℃,相对湿度为60%,若加热至80℃,则空气得下列状态参数如何变化？
湿度H_______,相对湿度j_______,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____________阶段与_____________阶段。两个干燥阶段之间得交点C处得含水量称为___________________。
3. 当干燥所用空气得相对湿度增加时,干燥终点处物料得平衡含水量会相应___________。(增加,减少,不变)
6.已知常压下某湿空气得温度为20°C,水蒸气得饱与蒸气压为2、3346kPa,湿度为0、014673kg/kg绝干气,试求:(1)湿空气得相对湿度j=_________,______作为干燥介质用。
7.当湿空气得温度一定时,若湿度越高测得得湿球温度也________;若空气为水气所饱与,测得得湿球温度就就是_______得温度。
1. 湿球温度(tW)就是湿空气 与 得函数,而绝热饱与温度tas就是湿空气
与 得函数;对湍流状态下得水蒸气-空气系统,tW与tas得大小关系为 。
2. 典型得干燥曲线可明显分为 与 两个阶段,两个阶段之间得交点称为 。
2.已知湿空气如下得哪两个参数,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_________ kG 。( )
A.很大,< B.很小,> C.很小,≈ 　　D.很大,≈
２、已知湿空气如下得哪两个参数、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
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与联系？
答:平衡水分就是空气状态与物料特性得函数,对一定得物料,平衡水分随空气状态而变化。平衡水分就是在一定空气状态下不能被干燥除去得水分,就是干燥得极限。
结合水只与物料得特性有关,而与空气得状态无关。结合水就是能与饱与湿空气平衡得湿物料所含水分得最低值,湿物料得含水量低于此值便会从饱与湿空气中吸收水分。
一般地,结合水得一部分就是自由水分,其能被干燥除去;另一部分就是平衡水分,其不能被一定状态得空气干燥除去。
3、 如何区别平衡水分与自由水分？ (5分)
4、请示意性得画出湿空气得湿焓图,对于任意空气状态指出它得状态点:水气分压p,湿度H;焓I;露点td;湿球温度tW;相对湿度φ。

水气分压p,
湿度H;
焓I;
露点td;
湿球温度tW;
相对湿度φ
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、(２０分)某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥,湿物料得流量为1kg/s,初始湿基含水量为3、5%,干燥产品得湿基含水量为0、5%。空气得状况为:初始温度为25℃,湿度为0、005kg水分/kg干空气,经预热后进干燥器得温度为140℃,若离开干燥器得温度选定为60℃,试计算需要得空气消耗量及预热器得传热速率。假设空气在干燥器内经历等焓过程,I=(1、01+1、88H)t+2490H。
一、 (20分)采用常压干燥器干燥物料,每小时处理2000kg,干燥操作使物料得湿基含量由40%减至5%,干燥介质就是湿空气,初温为20°C,湿度H0=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。已知湿空气焓得计算式为I=(1、01+1、88H)t+2490H,试求:
（1） 水分蒸发量W(kg/s);
（2） 绝干空气消耗量L(kg绝干空气/s);
（3） 干燥收率为95% 时得产品量;
（4） 如鼓风机装在新鲜空气入口处,风机得风量应为多少m3/s。
六、(共20分)
解:(1)水分蒸发量
(4分)
(2)绝干空气消耗量

其中 H1=H0=0、009 kg水/kg绝干气
求H2:
因 I1 = I2

解得 H2 = 0、041 kg水/kg绝干空气
则 (6分)
(3)
或

又 干燥收率得定义为

所以 (6分)
(4), 时空气得湿比容为

体积流量
(4分)
在常压连续理想干燥器中,用风机把空气送至预热器,经120℃饱与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P0 = 1、175Kpa,温度为15℃,进干燥器前温度为90℃,出干燥器后温度为50℃,物料状况为:进干燥器前X1 = 0、15Kg水/Kg绝干料,出干燥器后X2 = 0、01Kg水/Kg绝干料,干燥器生产能力为250Kg/h(按干燥器出口产品计),预热器总传热系数为50 w/(m2·℃)。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 P0 /(P- P0);
υH=(1/29+H0/18)×22、4×(t0+273)/273; IH=(1、01+1、88H)t+2490H
1． 绝干物料流量: (1分)
水蒸发量: (1分)
进预热器前:(2分)
(2分)
进干燥器前:
(2分)
出干燥器后:
即
得 (2分)
绝干空气耗量: (2分)
2． 风机送风量:
(3分)
3． 预热器传热面积:
(2分)

(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℃,含水量13%(湿基),出干燥器得产品温度为40℃,含水量1%(湿基)。原始空气得温度为15℃,湿度为0、0073kg/kg,在预热器采用200kPa(绝压)得饱与蒸汽加热至100℃进入干燥器,出干燥器得废气温度为50℃,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Qp。
3. 蒸汽消耗量D。
注:200kPa(绝压)饱与蒸汽得汽化焓γ=2205(kJ/kg); I1-I0=(1、01+1、88H0)(t1- t0)
五(20分)
4． 物料进干燥器时干基含水量: (1分)
物料出干燥器时干基含水量: (1分)
绝干物料流量: (2分)
水分蒸发量:(4分)
绝干空气消耗量: (4分)
5． 单位时间内预热器消耗热量:
(5分)
3.蒸汽消耗量: (3分)
五、(20分)
在常压绝热干燥器中将1500湿物料从原始含水量18%降至1、5%(均为湿基)。℃、绝干气得空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器,离开干燥器空气得温度为50℃。试求:
（1） 完成上述干燥任务所需要得空气量;
（2） 预热器中加热蒸汽得消耗量(蒸汽得相变热为2205,忽略预热器热损失);
（3） 干燥系统得热效率;
（4） 通过恒定条件下得干燥实验测得,物料得临界含水量绝干料,平衡含水量绝干料;已知干燥面积为48,恒速阶段得干燥速率,假定降速阶段干燥速率与自由含水量呈直线关系,则所需干燥时间为若干。
解:(1)所需空气量

(1)
由焓得衡算求得。对于绝热干燥过程,空气进出干燥器得焓值相等,即

解得:绝干气
将有关数值代入式(1),得到
绝干气
新鲜气
(2)预热器中加热蒸汽得消耗量

加热蒸汽消耗量为

(3)干燥系统得热效率
对于绝热干燥过程,可用两种方法计算

或
(4) 干燥时间

温度为20°C、湿度为0、01kg/kg绝干气得常压新鲜空气,经预热器预热至120°C后用于干燥某湿物料。空气离开干燥器得温度为60°C、湿度为0、05kg/kg绝干气,湿物料进出干燥器得温度分别为30°C、50°C,湿基含水量分别为20%、5%,干燥产品流量为60kg/h,湿物料得平均比热容为2、134kJ/(kg湿物料、°C),忽略干燥系统得热损失。试求:
( 注: )
(1)新鲜空气得耗量;(2)干燥系统得热效率。
六、答:(1)

所以
（2） 干燥得水分量
总干燥得热量:

干燥系统热效率为
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2100 Kg新鲜空气/h,温度为20℃,湿度为0、012 Kg水/Kg干气。空气经预热器加热至60℃后进入干燥器,离开时得温度为40℃。湿物料处理量为400 Kg/h,温度由20℃升到35℃,含水量由10%干燥至0、5%(均为湿基),湿物料得平均比热容Cm为3、2 KJ/(Kg绝干料、℃)。干燥器得热损失速率QL为1、2 KW。若干燥过程可视为等焓过程。
试求:(1)水分得蒸发量,Kg/h。(2)空气离开干燥器得湿度。(3)干燥器得热效率。

一、 (20分)
在常压间歇操作得厢式干燥器内干燥某种湿物料。每批操作处理湿基含水量为15%得湿物料500kg,物料提供得总干燥面积为40m2。经历4h后干燥产品中得含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料得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。临界点得干燥速率为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,求此干燥器得生产能力,以每昼夜(24h)获得得干燥产品质量计。
一、 (20分)
[解] 由题意可知,每批操作处理湿基含水量为15%,即

在恒速干燥阶段全部需要时间
(1)
(10分)
由此可知干燥过程还需经历降速干燥阶段
其降速干燥阶段用得时间
(2)
其中,
且 (3)
做物料衡算得
(4)
每昼夜获得干燥产品质量
(5)
联立(1)(2)(3)(4)(5)解得
(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15℃,相对湿度为50%(湿度为H=0、005kg水/kg绝干空气),经预热器加热至120℃进入干燥器,出干燥器时降温至45℃,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;(5分)
六、(10分)解:(a)(5分)水分蒸发量W
已知G1=800kg/h,w1=30%,w2=4%,则
Gc=G1(1-w1)=800(1-0、3)=560kg/h (1分)
(1分)
(1分)
W=Gc(X1-X2)=560×(0、429-0、042)=216、7kg水/h (2分)
(b)(5分)空气消耗量L、单位空气消耗量
空气通过预热器湿度不变,即H0=H1。 (1分)
kg绝干空气/h (2分)
kg干空气/kg水 (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),空气得初温为25℃,湿度为0、01 kg水/kg干空气,经预热器后升温至70℃,干燥器出口废气得干球温度为45℃。 设空气在干燥器进出口处焓值相等。试求:
(1)在H-I图上表示空气得状态变化过程;
(2)初始状态下得空气用量为多少m3/s？
(I=(1、01+1、88H)t+2500 H,)
3(20分)解:(1)(10分)干燥系统示意图见附图1。在H-I图上得空气状态变化见附图2、

附图1 干燥系统示意图

附图2 空气状态变化图
(10分)
(2)(10分)求空气用量
蒸发水分量
因水分在干燥器进出口处焓值相等,所以I1=I2,即
(1、01+1、88H1)t2+2500 H1=(1、01+1、88H2) t2+2500 H2
因H1=H0=0、01 kg/kg, t1=70℃, t2=45℃, 故有
(1、01+1、88×0、01) ×70+2500×0、01=(1、01+1、88H2) ×45+2500H2
解得H2=0、107 kg/kg
干空气用量 L=W/(H2-H1)=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+H1)=1054、6(1+0、01)=1065、1 kg/h
湿空气得平均分子量 M=1、01/(1/29+0、01/18)=28、8
初始状态下得湿空气得体积流量
(5分)
方法2:空气得湿比容

六、(20分,08考研)如附图所示,某干燥器得操作压强为80kPa(绝压),出口气体得温度t2为59℃,相对湿度φ2为72%。为保证干燥产品得质量,空气进入干燥器得温度不得高于92℃,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φm为11%。已知新鲜空气得质量流量为0、49kg/s,温度t0为18℃,湿度H0为0、005kg水/kg绝干空气。
试求:(1)空气得循环量LR;(2)新鲜空气预热后得温度t1;(3)预热器需提供得热量QP。
(水得饱与蒸气压:59℃时为19、013kPa,92℃时为75、598kPa)

六、(20分,05考研)某并流式干燥器得操作压力为101kPa,湿物料流量为1200kg/h,湿基含水量为15%,要求干燥产品得湿基含水量不超过0、5%。以温度为20℃、湿度为 0、0723kg水/Kg绝干气得新鲜湿空气为干燥介质,在预热器中预热至90℃后送入干燥器,湿空气离开干燥器得温度仍为90℃,湿度为0、239 kg水/kg绝干气。单位干燥面积绝干物料量Gc/S= 20kg绝干料/m2,物料所含水分性质如图1所示,干燥速率曲线如图2所示。水在20℃、90℃时得饱与蒸汽压分别为2、34kPa与70、09kPa。试求:
(1) 新鲜湿空气消耗量;(2)预热器提供得热量(忽略预热器得热损失);
(3) 在H-I图上作出干燥过程湿空气得状态变化示意图;(4) 计算干燥过程所需得时间。

六、(20分,06考研)在常压绝热干燥器中将1500湿物料从原始含水量18%降至1、5%(均为湿基)。℃、绝干气得空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器,离开干燥器空气得温度为50℃。试求: (1)完成上述干燥任务所需要得空气量;(2)预热器中加热蒸汽得消耗量(蒸汽得相变热为2205,忽略预热器热损失);(3)干燥系统得热效率;(4)通过恒定条件下得干燥实验测得,物料得临界含水量绝干料,平衡含水量绝干料;已知干燥面积为48,恒速阶段得干燥速率,假定降速阶段干燥速率与自由含水量呈直线关系,则所需干燥时间为若干。
六、(20分,07考研)采用如图所示得废气循环系统干燥湿物料,已知数据标示于附图中。在常压操作中,假设系统热损失可忽略,干燥操作为等焓干燥过程。求(1)新鲜空气体积流量(m3/h)?(2)进入干燥器得湿空气得温度及焓？(3)预热器得加热量？
［注:, ＝(0、772+1、244H)×(273+t)/t×(P0/P)］