南工大化工原理《第八章 固体干燥》习题解答.doc

《第八章 固体干燥》习题解答
1） 已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含量H，相对湿度 ，焓I和露点温度 。

2） 利用湿空气的I—H图完成本题附表空格项的数值，湿空气的总压 。
序  号
干球温度
    0C
湿球温度
   0C
湿   度
kg水/kg绝干空气
相对湿度
  0/0
  焓
kJ/kg绝干气
 露  点
   0C
水气分压
  kPa
  1
  60
  30
  0.015
  13.3
  98
  21
  2.5
  2
  40
  27
  0.016
  33
  79
  20
  2.4
  3
  20
  17
  0.012
  80
  50
  16
  2
  4
  30
  29
  0.026
  95
  98
  28
  4
3） 湿空气（ =20℃， ）经预热后送入常压干燥器。试求：①将空气预热到100℃所需热量：②将该空气预热到120℃时相应的相对湿度值。

4） 湿度为 的湿空气在预热器中加热到128℃后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为49℃，求离开干燥器时露点温度。
    解： I = (1.01+1.88H)t＋2500H
  ∵等焓  ∴ I1 = I2
  ∴(1.01+1.88H1)t1＋2500H1 = (1.01+1.88H2)t2＋2500H2
    (1.01+1.88´0.018) ´128＋2500´0.018= (1.01+1.88H2) ´49＋2500H2
  ∴  H2 = 0.0498 kg水/kg干气
  ∵
  ∴
  ∴ p = 7510 Pa
    查表得  td = 40℃
5） 在一定总压下空气通过升温或一定温度下空气温度通过减压来降低相对湿度，现有温度为40℃，相对湿度为70%的空气。试计算：①采用升高温度的方法，将空气的相对湿度降至20%，此时空气的温度为多少？②若提高温度后，再采用减小总压的方法，将空气的相对湿度降至10%，此时的操作总压为多少？
解： (1) t = 40℃时查表 ps = 7.377KPa，∴ p = jps = 0.7´7.377 = 5.1639 Kpa
∵H1 = H2  ∴ p = p’= 5.1639Kpa
∴
查表得  t = 63.3℃
(2) ∵t不变  ∴ps = 25.8195KPa
由63.3℃, j = 10% 查图得 H = 0.014kg水/kg干空气

      ∴P’=117.29Kpa

6） 某干燥器冬季的大气状态为 ℃， ，夏季空气状态为 ℃， 。如果空气离开干燥器时的状态均为 ℃， 。试分别计算该干燥器在冬、夏季的单位空气消耗量。

7） 在常压连续干燥器中，将某物料从含水量10%干燥至0.5%（均为湿基），绝干物料比热为1.8kJ/(kg.℃)，干燥器的生产能力为3600kg绝干物料/h，物料进、出干燥器的温度分别为20℃和70℃。热空气进入干燥器的温度为130℃，湿度为0.005kg水/kg绝干空气，离开时温度为80℃。热损失忽略不计，试确定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的温度。

8）在常压连续干燥器中，将某物料从含水量5%干燥至0.2%(均为湿基)，绝干物料比热为1.9kJ/(kg.℃)，干燥器的生产能力为7200kg湿物料/h，空气进入预热器的干、湿球温度分别为25℃和20℃。离开预热器的温度为100℃，离开干燥器的温度为60℃，湿物料进入干燥器时温度为25℃，离开干燥器为35℃，干燥器的热损失为580kJ/kg汽化水分。试求产品量、空气消耗量和干燥器热效率。

9） 采用废气循环干燥流程干燥某物料，温度 为20℃、相对湿度 为70%的新鲜空气与干燥器出来的温度 为50℃、相对湿度 为80%的部分废气混合后进入预热器，循环的废气量为离开干燥器废空气量的80%。混合气升高温度后再进入并流操作的常压干燥器中，离开干燥器的废气除部分循环使用外，其余放空。湿物料经干燥后湿基含水量从47%降至5%，湿物料流量为 ，设干燥过程为绝热过程，预热器的热损失可忽略不计。试求：①新鲜空气的流量；②整个干燥系统所需热量；③进入预热器湿空气的温度。

10）            某干燥系统，干燥器的操作压强为101.3 ，出口气体温度为60℃，相对湿度为72%，将部分出口气体送回干燥器入口与预热器后的新鲜空气相混合，使进入干燥器的气体温度不超过90℃、相对湿度为10%。已知新鲜空气的质量流量为 ，温度为20℃，湿度为 ，试求：①空气的循环量为多少？②新鲜空气经预热后的温度为多少度？③预热器需提供的热量。
   解:                   B点：60℃  j = 72%  查图H = 0.16kg水/kg干空气
M点：90℃  j = 10%  查图H = 0.048kg水/kg干空气
∵AMB在一直线上 
∴A点：H = 0.0054kg水/kg干空气, t = 127℃
∵
∴ W = 0.392 kg干空气/s
∴ W’ = W(1+H) = 0.392´(1+0.16) = 0.455 kg/s
Q = 0.49´(1.01+1.88´0.0054) ´(127－20) = 53.49 kJ/s

11）            干球温度 为20℃、湿球温度为15℃的空气预热至80℃后进入干燥器，空气离开干燥器时相对湿度 为50%，湿物料经干燥后湿基含水量从50%降至5%，湿物料流量为2500kg/h。试求：①若等焓干燥过程，则所需空气流量和热量为多少？②若热损失为120kW，忽略物料中水分带入的热量及其升温所需热量，则所需空气量和热量又为多少？干燥器内不补充热量。

12）            某湿物料在常压理想干燥器中进行干燥，湿物料的流率为 ，初始湿含量（湿基，下同）为3.5%，干燥产品的湿含量为0.5%。空气状况为：初始温度为25℃、湿度为 ，经预热后进干燥器的温度为160℃，如果离开干燥器的温度选定为60℃或40℃，试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热量。又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10℃，试分析以上两种情况下物料是否返潮？
解： (1) w1= 0.035，w2= 0.005，∴ kg水/kg干物料
 kg水/kg干物料
绝干物料：Gc = G1(1－w1) = 1´(1－0.035) = 0.965 kg/s
水分蒸发量：W= Gc(X1－X2) = 0.03 kg/s
空气消耗量：    H1= H0 = 0.005 kg水/kg干空气
t2 = 60℃时  ∵干燥为等焓过程
           ∴查图H2 = 0.0438 kg水/kg干空气
∴L = 0.773 kg干空气/s
Q = L(I1－I0) = L(1.01+1.88H0)(t1－t0)
= 0.773´ (1.01+1.88´0.005) ´(160－25) = 106.4 kJ/s
t2 = 40℃时，查图H2 = 0.0521kg水/kg干空气
∴L = 0.637 kg干空气/s
∴Q = L(I－I0) = 87.68 kJ/s
(2)  H = 0.0438 kg水/kg干空气时 td = 38℃ ＜ 50℃  ∴不返潮
H = 0.0521 kg水/kg干空气时 td = 40℃ ＞ 30℃  ∴返潮

13）            常压下已知25℃时氧化锌物料在空气的固相水分的平衡关系，其中当 时， ，当 时， 。设氧化锌含水量 ，若与温度为25℃、相对湿度 为40%的恒定空气条件长时间充分接触，问该物料的平衡含水量，结合水分和非结合水分分别为多少？
    解： x*= 0.007 kg水/kg干料
结合水分 x = 0.02 kg水/kg干料
非结合水 x = 0.35－0.02 = 0.33 kg水/kg干料
14）            由实验测得某物料干燥速率与其所含水分直线关系。即 。在某干燥条件下，湿物料从60㎏减到50㎏所需干燥时间60分钟。已知绝干物料重45㎏， 平衡含水量为零。试问将此物料在相同干燥条件下，从初始含水量干燥至初始含水量的20%需要多长时间？

15）            某物料经过6小时的干燥，干基含水量自0.35降至0.10，若在相同干燥条件下，需要物料含水量从0.35降至0.05，试求干燥时间。物料的临界含水量为0.15，平衡含水量为0.04，假设在将速阶段中干燥速率与物料自由含水量 成正比。

16）            在恒定干燥条件下的箱式干燥器内，将湿染料由湿基含水量45%干燥到3%，湿物料的处理量为8000㎏湿染料，实验测得：临界湿含量为30%，平衡湿含量为1%，总干燥时间为28h。试计算在恒速阶段和降速阶段平均每小时所蒸发的水分量。
    解：w1 = 0.45   kg水/kg干料
    w2 = 0.03   kg水/kg干料
    同理 X0 = 0.429 kg水/kg干料  X* = 0.01 kg水/kg干料   t = 28h

\
\ t1 = 0.31t2
     又 ∵ t1+ t2 = t = 28h   ∴ t1 = 6.6h    t2 = 21.4h
Gc = 8000×(1－0.45) = 4400 kg干料
∴ kg水/h
   kg水/h
17）            在恒定干燥条件下进行干燥实验，已测得干球温度为50℃，湿球温度为43.7℃，气体的质量流量为 ，气体平行流过物料表面，水分只从物料上表面汽化，物料由湿含量 变到 ，干燥处于恒速阶段，所需干燥时间为1小时，试问：①如其它条件不变，且干燥仍处于恒速阶段，只是干球温度变为80℃，湿球温度变为48.3℃，所需干燥时间为多少？②如其它条件不变，且干燥仍处于恒速阶段，只是物料厚度增加一倍，所需干燥时间为多少？
     解：(1)  t = 50℃，tw = 43.7℃，rtw = 2.398 kJ/kg，t1 = 1h

t’ = 80℃， tw’ = 48.3℃，rtw’ = 2385.6 kJ/kg

∴   ∴
(2)     ∴

18）            试设计一气流干燥器，用以干燥某颗粒状物料。基本数据如下：①干燥器的生产能力： ；②空气状况：进预热器 =15℃， ，离开预热器 =95℃，离开干燥器 =60℃；③物料状况：物料干基含水量从0.2降至0.002，物料进、出干燥器温度分别为20℃和50℃，物料密度为 ，绝干物料比热为 ，颗粒平均直径为 m，临界含水量为 。④干燥器的热损失：取蒸发水分量的15%。