干燥复习题(过控).doc

干燥复习题(附答案)
一、填空题:
1. 在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越＿＿_。
***答案*** 大
2. 等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。
***答案*** 干燥介质一热空气的湿球温度
3. 在实际的干燥操作中， 常用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来测量空气的湿度。
***答案*** 干、湿球温度计
4. 现准备干燥要求磨损不大，而产量较大的粒状物料时，可选用_________________干燥器干燥较适合。
***答案*** 转筒
5. 1kg绝干空气及_____________________所具有的焓，称为湿空气的焓。
***答案*** 其所带的Hkg水汽
8. 根据水分与物料的结合方式不同，其物料中的水分可分______________________。
***答案*** 吸附水分、毛细管水分、溶胀水分
9. 某物料含水量为0.5 kg水.kg绝干料，当与一定状态的空气接触时，测出平衡水分为0.1kg水.kg绝干料，则此物料的自由水分为_____________。
***答案*** 0.4 kg水.kg绝干料
10. 已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时空气中水蒸汽分压Pw =55.3mmHg，则该空气的湿含量H＝＿＿＿＿＿＿＿＿；相对湿度φ＝＿＿＿＿＿＿＿；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg）
***答案*** 0.0488， 0.598
11. 恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；其对应的物料含水量称为_____________________。
***答案*** 临界点 、 临界含水量
12. 由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是__________，降速干燥阶段除去的水分是_______________。
***答案*** 非结合水分、 非结合水和结合水
13. 干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。
***答案*** 大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。
14.等焓干燥过程的条件是________________________________________________。
***答案***
干燥器内无补充热，无热损失，且被干燥的物料带进，带出干燥器的热量之差可以忽略不计。
15. 作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_______________________________________。
***答案*** 降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓）
16. 当湿空气的总压一定时， 相对湿度φ仅与＿＿＿＿＿＿＿＿及＿＿＿＿＿＿＿＿有关。
***答案*** H， ｔ
17. 已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100％时, 平衡含水量X=0.02kg水.kg绝干料；相对湿度φ=40％时, 平衡含水量 X=0.007。现该物料含水量为0.23kg水. kg绝干料,令其与25℃,φ=40％的空气接触, 则该物料的自由含水量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料, 结合水含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料,非结合水的含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料。
***答案***
自由含水量 X-X=0.23-0.007=0.223
结合水量为 X=0.02
非结合水量 X-X=0.23-0.02=0.21
18. 气流干燥管中最有效的部分是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 在加料口以上1m左右的部分
19. 转筒干燥器中的抄板的作用__________________________________________________。
***答案*** 将物料抄起后再洒下，以增大干燥表面积，使干燥速度加快；促使物料向前运行
20. 影响恒速干燥速率的因素主要是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿； 影响降速干燥速率的因素主要是＿＿＿_＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 干燥介质的状态，流速以及它与物料接触方式；
物料结构 ，含水类型，物料与空气接触方式，物料本身的温度。
22. 湿球温度是＿＿＿＿＿＿量空气与＿＿＿＿＿＿量水长期接触后＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的温度， 对空气--水系统，当＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿， ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，α/k为一常数, 其值约为＿＿＿＿＿kJ.kgK,故可写出t的计算式 t= ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案***
大 ， 少，达到稳定状态 水面 被测气流温度不太高, 流速>5m.s 1.09
t=t-(r/1.09)(H-H)

二、问答题:
1. 物料中的非结合水分是指哪些水分？在干燥过程中能否除去？
***答案*** 物料中的非结合水分指附着水分和粗毛细管内的水分。此水分在干燥过程能除去。
2. 在对流干燥过程中。为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？
***答案*** 因物料中水分汽化需要热量，此热量由空气供给，而汽化的水汽又要靠空气带走（破坏其平衡状态），使干燥能稳定连续地进行。故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用，故称湿空气是载热体又是载湿体。
3. 要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？
***答案***
措施：1）提高热空气进干燥器的温度和降低其湿度；
2）提高热空气通过物料的流速
3）改变热汽空气与物料的接触方式（如将物料充分分散在气流中，增大气、固两相接触表面，或气流垂直通过比平行通过物料层效果好）。
4. 如何强化干燥过程？
***答案***
强化干燥过程要依据干燥的不同阶段而采取不同的措施。在等速干燥阶段：要使干燥速率提高，其措施：
增大热空气的温度、降低其湿度；增大热空气的流速；改变其接触方式（如垂直流过物料层效果比平行好，若将物料充分分散于气流中更好）
在降速干燥阶段：主要改变物料的尺寸（变小）、厚度（减薄）或将物料充分分散于气流中增大其气、固两相的接触面积或加强搅拌等措施来提高干燥速率。
5. 回答下列问题
（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）对于饱和空气ｔ＝ｔw ＝ｔd
对于不饱和空气ｔ＞ｔw ＞ｔd
（2）先预热，其ｔ升高，H不变，而φ降低
使湿空气提高吸收水份能力。 另外ｔ升高，H不变则tw↑,加快水份蒸发速率，提高干燥速率。
6. 干燥器出口空气的湿度增大（或温度降低）对干燥操作和产品质量有何影响？并说明理由。
***答案*** 若H↑，湿度增大会使露点温度升高，对干燥的是吸湿性物料（即易反潮的物料），在气流出干燥室进净化装置时，由于温度↓，有可能达到露点温度，会使净化装置收集的物料反潮。另外从 U=-GdX/Adτ=K(Hs'-H)式中可知，若H（即H）↑，则干燥的推动力△H=(Hs'-H)会减小，使U=-GdX/Adτ↓（不利干燥），这样又延长了干燥时间，造成产量↓或设备尺寸↑。
7. 测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？为什么？
***答案***
无影响。若水温等于空气温度时，则由于湿纱布表面的水分汽化而使其水温下降、若水温高也会降温（一方面供给水分汽化需要的热量，一方面散热至空气中）、若水温低、则水分汽化需要的热量就会从空气中吸热。最终都会达到湿、热平衡（即所测的温球温度）。
8. 为什么临界含水量X的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?下列两种情况下X值将会变大还是变小?
（1）提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时；
（2）物料的厚度减小时。试从干燥机理加以分析。
***答案***
干燥中，与临界点对应的物料含水量ｘ称为临界含水量。临界点是恒速与降速阶段之分界点。在恒速阶段与降速阶段内，物料干燥的机理和影响干燥速率的因素是各不相同的。
物料在干燥过程中，一般均经历预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段，而其中恒速阶段和降速阶段是以物料的临界含水量来区分的。若临界含水量ｘ值愈大，便会较早地转入降速干燥阶段，使在相同的干燥任务下所需的干燥时间愈长。由于两个干燥阶段物料干燥的机理和影响干燥速率的因素不同，因此确定ｘ值对于如何强化具体的干燥过程有重要的意义。
因为临界含水量随物料的厚度和干燥条件而不同，所以对两种情况下ｘ值的变化可作如下的分析：
（1）ｘ↑
提高干燥时气流速度可导致等速阶段U的增加（为等速阶段的干燥速率） ，但随着↑，内部水分扩散不及的现象就可能提前来临，即ｘ↑。也就是：临界含水量ｘ随恒速阶段的干燥速率的增加而增大。
（2）ｘ↓
ｘ随物料厚度的增加而增大，随物料厚度的减小而减小。因为物料厚度大，内部扩散路径长，阻力大，容易出现供不应求（来不及供应水分的表面汽化），故当ｘ还较高时便已到达降速阶段。 同理，物料的厚度减小时，ｘ↓。
9. 要提高干燥器的热效率，应从哪些方面着手？
***答案***
可充分利用干燥器排出的废气的热量。如采用废气作加热冷空气和冷物料，也可对湿物料进行预干燥等；另外减小干燥系统的散热损失等。

三、计算题:
1. 某厂利用气流干燥器将含水20％的物料干燥到5％ （均为湿基），已知每小时处理的原料量为1000kg，于40℃进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球温度为20℃，湿球温度为16.5℃，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球温度为60℃，湿球温度为40℃，干燥器的热损失很小可略去不计，试求:
（1）需要的空气量为多少m.h?（以进预热器的状态计）
（2）空气进干燥器的温度?（附空气湿度图）
0℃时水的汽化热2491.27kJ. kg，空气与水汽比热分别为1.01与1.88kJ.kg.K。
***答案***
（1） G =1000(1-0.2)=800kg.h
ｘ =20/(100-20)=20/80=0.25,
ｘ =0.05/(1-0.05)=0.05263
ｗ＝G (ｘ -ｘ )=800(0.25-0.05263)=157.9kg.h
由ｔ－H图得：H =0.011, H =0.040, H =H
V＝ｗ/（H －H ）＝157.9/(0.04-0.011)=5444.8kg.h
v =22.41/29×(273+20)/273+0.011×22.41/18×(273+20)/273=0.8441
∴Ｖ’＝V v =5444.8×0.844=4596 m.h

（2） LC（ｔ －ｔ ）＝ｗ（ －）
C =1.01+1.88H =1.031
=2491.27+1.88ｔ2 =2604.31kJ.kg
=4.187kJ.kg.K
5444.8×1.031(ｔ1 -60)=157.9(2604.31-4.187×40)
ｔ1 -60=68.54
ｔ1 =128.54℃
2. 湿物料经过七小时的干燥，含水量由28.6％降至7.4%。若在同样操作条件下，由28.6％干燥至4.8％需要多少时间?（以上均为湿基）。已知物料的临界含水量X＝0.15（干基），平衡含水量X*＝0.04（干基） ，设降速阶段中的干燥速度为 ｕ＝K (X-X*)
（X－X*）该段干燥速率曲线为直线。
***答案***
X1 =W/(1-W)=0.286/(1-0.286)=0.4
X2 =0.074/(1-0.074)=0.08
X'2 =0.048/(1-0.048)=0.05
∵X =0.15 X2 < X ∴干燥分恒速与降速两阶段
恒速段所需时间ｔ1 ，二种情况降速阶段所需时间各为ｔ2
，ｔ2 '
ｔ2 ' /ｔ2 =（(Gc /Kx )ln(X -X* )/(X2 ' -X* )）/
（(Gc /Kx )ln(X -X* )/(X2 -X* )）
=ln[(0.15-0.04)/(0.05-0.04)]/ln[(0.15-0.04)/(0.08-0.04)
=2.37
ｔ2 /ｔ1 =（(1/Kx )ln(X -X* )/(X2 -X* )）/
（(1/U0 )(X1 -X )）
=(0.15-0.04)ln[(0.15-0.04)/(0.08-0.04)]/(0.4-0.15) =0.445
又ｔ1 ＋ｔ2 ＝7
∴ｔ2 ＝2.16小时 ｔ1 ＝4.84小时
∴ｔ2 ' ＝2.16×2.37＝5.12小时
ｔ总＝ｔ2 ' ＋ｔ1 ＝5.12＋4.84＝9.96小时
∴需要9.96小时才能由28.6％干燥至4.8％

3.在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15℃湿含量为0.0073kg水.kg绝干气，焓为35kJ.kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109kJ.kg绝干气；空气出干燥器温度为50℃；湿含量为0.023kg水.kg绝干气；进干燥器物料含水量为0.15kg水.kg绝干料；出干燥器物料含水量为0.01kg水.kg绝干料；干燥器生产能力为237kg.h（按干燥产品计）。试求
1．绝干空气的消耗量（kg绝干气.h）；
2．进预热器前风机的流量（m.s）；
3． 预热器加入热量（kw）（预热器热损失可忽略）。
附湿空气比容计算公式：vH=(0.773+1.244H(t+273)/273×(1.0133×10)/P。
***答案***
1．求绝干空气量V
GC ＝G2(1-ｗ2 )=G2X2/(1+X2 )=237×0.01/(1+0.01)=234.7kg绝干料.h
Ｗ＝GC（X1 -X2 ）＝234.7(0.15-0.01)=32.9kg.h
V=W/(H2-H1)=32.9/(0.023-0.0073)=2096kg绝干气.h
2．求风机流量Ｖ
ｖH ＝(0.773+1.244H0 )(t0 +273)/273 =(0.773+1.244×0.0073)×288/273
=0.825m湿空气.kg绝干气
V’＝V×ｖH =0.825×2096=1729m.h
3．求预热器加入热量Q
Q =V（Ｉ1 －Ｉ0 ）＝2096(109-35) =155104kJh=43.08kw
4. 某一连续常压干燥器每小时处理的湿物料1850kg，从含水量2%干燥至0.2%（均为湿基），空气在温度为22℃，湿球温度为17℃的状态下，预热到84℃后进入干燥器，而废气的出口温度为67℃，若此干燥为等焓过程。试求：
(1)除去的水分量kg.h； (2)绝干空气消耗量kg.h；
(3)预热器需要的热量为多少kw？ (4)风机设置在干燥器后，其输风量为多少m.h（附T-H图一张）
***答案***
1）除去水分量W：
W=G1(W1-W2)/（1-W2）=1850（0.02-0.002)/(1-0.002) =33.37kg水.h
2）绝干空气消耗量V： V=W/（H2-H1）
依已知条件查出：H1=H0=0.01kg水汽.kg干空气
I1=48 kJ.kg干空气
H2=0.0165kg水汽.kg干空气
vH2=0.99m .kg干空气
I2=111 kJ水汽.kg干空气
∴V=33.37/(0.0165-0.01)=5134 kg干空气.h
3)预热器需要的热量Q：
Q=V（I1-I0）=5134（111-48）=3.234×10kJ.h =89.8kw
4）风机输风量V’：

V’=VvH2=5134×0.99=5083m.h
5.在常压干燥器中，将某物料从含水量3.7％干燥到0.2％（均为湿基），干燥产品产量为1000kg.h。温度25℃、相对湿度55%的原空气经过预热器加热到85℃后再进入干燥器，离开干燥器时的温度为30℃，物料进、出干燥器时的温度分别为24℃和60℃，绝干物料比热为0.36kJ.kg绝干料.℃，假设干燥器的热损失为9.05kw，试求：（1）绝干空气流量（kg绝干气.h）；（2）预热器中的传热量（kJ.h）。 （25℃时水的饱和蒸汽压＝3.168kPａ）。
***答案***
物料衡算：W=V(H2－H1)=Gc(ｘ1－ｘ2)
Gc=G2(1－ｗ2)=1000(1－0.002)=998kg绝干料.h
ｘ1=0.037/(1－0.037)=0.0384
ｘ2=0.002/(1－0.002)=0.002
W=Gc(ｘ1－ｘ2)=998(0.0384－0.002)=36.33 kg水.h
已知25℃时水的饱和蒸气压ｐs=3.168kPａ
ｐ=ψｐs=0.55×3.168=1.7424kPａ
H1=H0=0.622ｐ/(P－ｐ)=0.0109 kg水.kg绝干气
∴ V(H2－0.0109)=36.33 (ａ)
热量衡算：
(b)
其中：
Ｉ0=(1.01+1.88×0.0109)×25+2490×0.0109 =52.9 kJ.kg绝干气
Ｉ1=(1.01+1.88×0.0109)×85+2490×0.0109 =114.7kJ.kg绝干气
Ｉ2=(1.01+1.88H2)×30+2490×H2 =30.3＋2546H2
 =(0.36+4.187×0.0384)×24=12.5 kJ.kg绝干料
 =(0.36+4.187×0.002)×60=22.1 kJ.kg绝干料
；；；
代入（b）式： V(84.4－2546.4H2)=38510 (C)
联立式(ａ)和(c)解得：
H2=0.02661 kg水.kg绝干气
V=23112.5 kg绝干气.h
Q=V(Ｉ1－Ｉ0)=61.8V=61.8×2312.5 =142913 kJ.h=39.7 kw
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