(完整版)化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图(20210623161159)

1 化工原理第二版 夏清， 贾绍义 课后习题解答 (夏清、 贾绍义主编 . 化工原理 第二版(下册). 天津大学出版) 社,2011.8. ) 第 1 章 蒸馏 1. 已知含苯 0.5 (摩尔分率)的苯-甲苯混合液，若外压为 99kPa,试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例 1-1 附表。 tC) 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 * * 查例 1-1 附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压 PB , PA,由于总压 P = 99kPa，则由 x = (P-P B*)/(P A-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡 t-x 2 图数据。 以 t = 80.1 C 为例 x = (99-40) / (101.33-40 ) = 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当 x = 0.5 时，相应的温度为 92E 2. 正戊烷(GH2)和正己烷(GH4)的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求 P = 13.3kPa 下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压 (kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下 C5Hi2(A)和 GH4(B)的饱和蒸汽压 以 t = 248.2 C时为例，当 t = 248.2 C时 PB* = 1.3kPa 查得 PA*= 6.843kPa 得到其他温度下 A?B 的饱和蒸汽压如下表 t( C) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以 260.6 C时为例 当 t= 260.6 C 时 x = (P-P B*)/(P A*-PB*) =(13.3-2.826 ) / (13.3-2.826 ) = 1 平衡气相组成以 260.6 C为例 当 t= 260.6 C 时 y = P A*X/P = 13.3 X 1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 3 t( C ) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出 t-x-y 曲线 3. 利用习题 2 的数据，计算：相对挥发度；在平均相对挥发度下的 x-y 数据，并与习题 2 的结果相比较。 解：计算平均相对挥发度 理想溶液相对挥发度a = PA*/PB*计算出各温度下的相对挥发度 ： t( C) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3 a - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - - 取 275.1 T和 279E 时的 a 值做平均 a m= (5.291+4.178 ) /2 = 4.730 按习题 2 的 x 数据计算平衡气相组成 y 的值 当 x = 0.3835 时， y = 4.73 X 0.3835/1+(4.73-1) X 0.3835= 0.746 同理得到其他 y 值列表如下 t( C) 260.6 275.1 276.9 279 289 a 5.291 5.563 4.178 x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0 y 1 0.746 0.700 0.555 0 作出新的 t-x-y 曲线和原先的 t-x-y 曲线如图 4. 在常压下将某原料液组成为 0.6(易挥发组分的摩尔)的两组溶液分别进行简单蒸馏和平 衡蒸馏，若汽化率为 1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平 衡关系可表示为 4 y = 0.46x + 0.5495 解：简单蒸馏 由 ln(W/F)= / XxFdx/(y-x) 以及气液平衡关系 y = 0.46x + 0.549 得 ln(W/F)= / XxFdx/(0.549-0.54x) = 0.541n(0.549-0.54x F)/(0.549-0.54X) 汽化率 1-q = 1/3 则 q = 2/3 即 W/F = 2/3 In(2/3) = 0.541 n(0.549-0.54 X 0.6)/(0.549-0.54x) 解得 x = 0.498 代入平衡关系式 y = 0.46x + 0.549 得 y = 0.804 平衡蒸馏 由物料衡算 Fx F = Wx + Dy D + W = F 将 W/F = 2/3 代入得到 XF = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得 x = 0.509 再次代入平衡关系式得 y = 0.783 5. 在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量 F 为 4000kg/h，组成XF为 0.3 (二硫化碳的质量分率，下同)。若要求釜液组成 XW不大于 0.05 , 馏出液回收率为 88%。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。 解：馏出回收率=DXD/FXF = 88 %得 馏出液的质量流量 Dx D = Fx F 88 % = 4000 X 0.3 X 0.88 = 1056kg/h 结合物料衡算FXF = Wxw+ DXD D + W = F 得 XD = 0.943 馏出液的摩尔流量 1056/(76 X 0.943) = 14.7kmol/h 以摩尔分率表示馏出液组成 x D = (0.943/76)/(0.943/76)+(0.057/154) =0.97 6. 在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇 0.4 与说.6 (均为摩尔分率)的溶液，试求以下各种 进料状况下的 q 值。(1)进料温度 40C；( 2)泡点进料；(3)饱和蒸汽进料 常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中 6 100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.0 1.0 1.0 78.0 0.30 0.665 解：(1)进料温度 40C 75.3 C时，甲醇的汽化潜热 ri = 825kJ/kg 水蒸汽的汽化潜热 r2 = 2313.6kJ/kg 57.6 C 时，甲醇的比热 Cvi = 2.784kJ/(kg C ) 水蒸汽的比热 CV2 = 4.178kJ/(kg C ) 查附表给出数据 当XA = 0.4 时，平衡温度 t = 75.3 C 40 C 进料为冷液体进料 即 将 1mol 进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分 一部分是将 40C冷液体变成饱和液体的热量 Q,二是将 75.3 C饱和液体变成气体所需要 的汽化潜热 Q2 ，即 q = ( Q1+Q2) / Q 2 = 1 + ( Q1/Q2) Q i = 0.4 X 32 X 2.784 x( 75.3-40 ) = 2850.748kJ/kg Q 2 = 825 X 0.4 X 32 + 2313.6 X 0.6 X 18 = 35546.88 kJ/kg q = 1 + (Q/Q2) = 1.08 ( 2)泡点进料 泡点进料即为饱和液体进料 q = 1 (3)饱和蒸汽进料 q = 0 温度 t 液相中甲醇的 C 摩尔分率 气相中甲醇的 摩尔分率 温度 t 液相中甲醇的 气相中甲醇的 C 摩尔分率 U 分率 7 7. 对习题 6 中的溶液，若原料液流量为 100kmol/h，馏出液组成为 0.95 ,釜液组成为 0.04 (以 上均为易挥发组分的摩尔分率)，回流比为 2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和 提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。 解： 产品的流量 由物料衡算 Fx F = WxW+ Dx D D + W = F 代入数据得 W = 60.44 kmol/h 产品流量 D = 100 - 60.44 = 39.56 kmol/h 精馏段的下降液体流量 L L = DR = 2.5 X 39.56 = 98.9 kmol/h 提馏段的上升蒸汽流量 V 40 C 进料 q = 1.08 V = V + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h V = 146.46 kmol/h 8. 某连续精馏操作中，已知精馏段 y = 0.723x + 0.263 ;提馏段 y = 1.25x - 0.0187 若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。 解：露点进料 q = 0 即 精馏段 y = 0.723x + 0.263 过（XD , XD）： XD = 0.949 提馏段 y = 1.25x - 0.0187 过（xw, XW）： XW = 0.0748 精馏段与 y 轴交于0 , XD/ （R+1） 即 XD/ （R+1） = 0.263 ： R = 2.61 连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（ 0.5345 , 0.6490） ： XF = 0.649 9. 在常压连续精馏塔中,分离苯和甲苯的混合溶液。若原料为饱和液体,其中含苯 0.5（摩尔 分率,下同）。塔顶馏出液组成为 0.9 ,塔底釜残液组成为 0.1 ,回流比为 2.0 ,试求理论板 层数和加料板位置。苯 -甲苯平衡数据见例 1-1。 解： 常压下苯-甲苯相对挥发度a = 2.46 8 精馏段操作线方程 y = RX/ （R+1）= 2X/3 + 0.9/3 = 2X/3 + 0.3 精馏段 y i = x D = 0.9 由平衡关系式 y = a x/1 +（ a -1）x得 x1 = 0.7853 再由精馏段操作线方程 y = 2x/3 + 0.3 得 y2 = 0.8236 依次得到 x2 = 0.6549 y 3 = 0.7366 x3 = 0.5320 y 4 = 0.6547 X4 = 0.4353 / X4 x F = 0.5 x 3 精馏段需要板层数为 3 块 提馏段 x 1 = x 4 = 0.4353 提馏段操作线方程 y = L x/ （L-W）- WxW/ （ L -W） 饱和液体进料 q = 1 L/ （L-W）= （L+F）/V = 1 + W/ （3D） 由物料平衡 Fx F = WxW+ Dx D D + W = F 代入数据可得 D = W L / （L-W）= 4/3 W/ （L-W）= W/（L+D）= W/3D = 1/3 即提馏段操作线方程 y = 4x /3 - 0.1/3 y 2= 0.5471 由平衡关系式 y = a x/1 +（ a -1）x 得 x 2 = 0.3293 依次可以得到 y 3= 0.4058 x 3 = 0.2173 y 4= 0.2564 x 4 = 0.1229 y 5= 0.1306 x 5 = 0.0576 I I / x 5 x W= 0.1 x 4 提馏段段需要板层数为 4 块 理论板层数为 n = 3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器） 加料板应位于第三层板和第四层板之间 10. 若原料液组成和热状况，分离要求，回流比及气液平衡关系都与习题 9 相同，但回流温度 为 20 C,试求所需理论板层数。已知回流液的泡殿温度为 83C，平均汽化热为 3.2 X 104kJ/kmol，平均比热为 140 kJ/（kmol C） 9 解：回流温度改为 20C，低于泡点温度，为冷液体进料。即改变了 q 的值 精馏段 不受 q 影响，板层数依然是 3 块 提馏段 由于 q 的影响，使得L / ( L-W)和 W/ (L-W)发生了变化 q = (Q+Q) / Q 2 = 1 + (Q/Q2) Q= CpAT = 140 x( 83-20) = 8820 kJ/kmol Q= 3.2 x 104kJ/kmol 4 q = 1 + 8820/(3.2 x 10)= 1.2756 L/(L-W)=V + W - F(1-q)/V - F(1-q) =3D+W- F(1-q)/3D- F(1-q) v D = W, F = 2D 得 L/ (L-W)= (1+q)/(0.5+q)= 1.2815 W/(L-W)= D/3D- F(1-q)= 1/ (1+2q)= 0.2815 提馏段操作线方程为 y = 1.2815x - 0.02815 x1= x4 = 0.4353 代入操作线方程得 y 2 = 0.5297 再由平衡关系式得到 x2 = 0.3141 依次计算 y = 0.3743 x3 0.1956 y 4 = 0.2225 x4 0.1042 y 5 = 0.1054 x5 0.0457 x5 x W= 0.1 x 1 4 提馏段板层数为 4 理论板层数为 3 4 + 1 = 8 块 （包括再沸器） 11. 在常压连续精馏塔内分离乙醇 -水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇 0.15（摩尔分 率，下同），馏出液组成不低于 0.8，釜液组成为 0.02；操作回流比为 2。若于精馏段侧线取 料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的 1/2，侧线产品为饱和液体，组成为 0.6。试求所需的理 论板层数，加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见例 1-7。 解：如图所示，有两股出料，故全塔可以分为三段，由例 1-7 附表，在 x-y 直角坐标图上绘出 平衡线，从 xD = 0.8 开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级，当 梯级跨过两操作线交点 d 时， 则改在提馏段与平衡线之间绘梯级， 直至梯级的铅直线达到或越 过点 C （xW ， xW） 。 如图，理论板层数为 10 块（不包括再沸器） 出料10 口为第 9 层；侧线取料为第 5 层 12. 用一连续精馏塔分离由组分 A?B 组成的理想混合液。 原料液中含 A 0.44， 馏出液中含 A 0.957 （以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为 2.5 ，最回流比为 1.63，试说明原料液 的 热状况，并求出 q 值。 解：在最回流比下，操作线与 q 线交点坐标（Xq，yq）位于平衡线上；且 q 线过（XF，XF）可 以计算出 q 线斜率即 q 心-q），这样就可以得到 q 的值 由式 1-47 R min = (X D/X q)- a (1-X D)/(1-X q)/ (a -1 )代入数据得 0.63 = (0.957/x q)-2.5 X (1-0.957)/(1-X q)/ (2.5-1 ) A xq = 0.366 或 xq = 1.07 (舍去) 即 xq = 0.366 根据平衡关系式 y = 2.5x/ (1 + 1.5x ) 得到 yq = 0.591 q-1 )过( 0.44， 0.44)，( 0.366， 0.591 ) q/(q-1) = (0.591-0.44 ) /(0.366-0.44 )得 q = 0.67 0 q ) = 0 06JXx(l -0.99) = .00063 混合气体的平均摩尔质量m = mp J p = 0.9 x = 0,45 m V 0.45x19.28 E $ = 0.202S L 42.78 由于型=故阳 m p V 川_炉十“ S Y2 - mX2 1-0J02S C.O6iR-0 ln- - - - C.202S) + 0.202S 0.00063 il-0 = 5.496 V 22 -i.S xO 501 =7.92m故： H P H D P 1 H .435Sx - -0.2179m 尸 2 忑壬厅 紗 J_ 21795.4(, = i.、伽i 埴料层髙度比原来减少,802(计算过程同(D). 液体流邃的增加对K評无星箸彭 则:Z .V 496xO.435X - 2.35m 即所需填料层高度较原来减少了 3 - 2.35 = 0 605 G) V - IV .mV m(2V) S = - = - - 2x0.4036 = Q.81 12 L L I N - InTlOO x(l -0.S1 l2-bOJ112 =15.R 1-0 8112 气休威量流谨增大时，总吸收系数K/相应増= =xfi) HI mV mV 23 第 3 章 干燥 1. 已知湿空气的总压强为 50kPa,温度为 60C相对湿度 40%，试求：(1)湿空气中水气的分 压；( 2)湿度；( 3)湿空气的密度 解：(1)查得 60 T时水的饱和蒸汽压 PS = 19.932kPa 二 水气分压 P 水气=P S巾=19.932 X 0.4 = 7.973kPa (2) H = 0.622 P 水气 / (P-P 水气)=0.622 X 7.973/ (50-7.973 ) = 0.118 kg/kg 绝干 (3) 1kg 绝干气中含 0.118kg 水气 x 绝干 = (1/29)/(1/29)+(0.118/18) = 0.84 x 水气 = (0.118/18)/(1/29)+(0.118/18) = 0.16 二湿空气分子量 M = 18x 水气 + 29x 绝干气 = 18 X0.16 + 29 X0.84 = 27.249 g/mol -3 3 湿空气密度 p = MP/RT = (27.24 X 10- X 50X 10 ) / (8.314 X 333) = 0.493 kg/m 3湿空气 2. 利用湿空气的 H-I 图查出本题附表中空格内的数值，并给出序号 4 中各数值的求解过程 24 序号 干球温度 湿球温度 湿 度 相对湿度 水气分压 露点 25 kg/kg 绝干 % kg/kg 绝干 kPa 1 60 35 0.03 22 140 5 30 2 40 27 0.02 40 90 3 25 3 20 18 0.013 75 50 2 15 4 30 28 0.025 85 95 4 25 序 号 干球温 度 湿球温 度 湿 愛 /kg/ 相对湿 度 焙 /KJ/KJ/ 屉绝干气 水汽 分压 /Pa/Pa 叢 点 rc 1 (60) (35 ) 0.027 21 130 4.18 29 2 (40 28 0.02 43 92 3.16 (25 ) 3 (20) 17 0X11 (75 ) 48 1,8 16 4 (30) 29 0.026 94 96 (4) 28 3.干球温度为 20C，湿度为 0.009 kg/kg 绝干的湿空气通过预热器加热到 50C，再送往常压 干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为 80%。若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试 求： (1) 1vm原湿空气在预热器过程中焓的变化； (2) im 原湿空气在干燥器中获得的水分量。 解：(1)原湿空气的焓：I 0 = (1.01 + 1.88H 0)t + 2490 H =(1.01 + 1.88 X 0.009) X 20 + 2490 X 0.009 =43 kJ/kg 绝干 通过预热器后空气的焓 I 1 = (1.01 + 1.88 X 0.009) X 50 + 2490 X 0.0009 =73.756 kJ/kg 绝干 焓变化 H = I 1 - I 0 = 30.756 kJ/kg 绝干 空气的密度 p = MP/RT = (29X 10-3 X 101.33 X 103) / (8.314 X 293) 3 =1.21 kg/m 3 1m 原湿空气焓的变化为 H = 30.756 X 1.21/1.009 = 36.9 kJ/kg 湿气 (2)等焓干燥 I 1 = I 2 = 73.756 kJ/kg 绝干 26 假设从干燥器中出来的空气湿度 t = 26.8 C,查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压 PS = 3.635 kPa H2 = 0.622 Ps / ( P-巾 Ps) =0.622 X 0.8 X 3.635/(101.33-0.8 X 3.635) =0.0184 kJ/kg 绝干 由 I 2 = 73.756 = (1.01 + 1.88H 2) 12 + 2490 H 2 试差 假设成立 H2 = 0.0184 kJ/kg 绝干 获得水分量： H = H2 - H 0 = 0.0184-0.009 = 0.0094 kJ/kg 绝干 =0.0094 X 1.21/1.009 = 0.011 kJ/kg 湿气 4.将 t = 25 C,巾0= 50 %的常压新鲜空气，与干燥器排出的 t2 = 50 C,巾2= 80 %的常压废 气混合，两者中绝干气的质量比为 1: 3。(1)混合气体的温度和焓;现需将此混合温空气 的相对湿度降至 10%t用于干燥湿物料，应将空气的温度升至多少度 解 ： 解：(1)对混合气列湿度和焙的衡算，得 (1) 由附录查得心=25=C时，水的饱和蒸汽压孔厂 31右&4丹27 心=509时.水的饱和蒸=123400 当/c=25r?诞=50%时，空气的湿度和恰分别为 6622他/仏 0.622x0.5x3168.4 ,一 丹 = - = - = 0.00988 kg/迄绝干气 P-qR. 101300-0.5x3168.4- % =(1.01+1.88H0)x?0 +2490 =(1.04 1 +：8 8 0,0 /9 8 字)2 5: 2 4 9 0 =503 KJJ題干气 A=50*Ci =80%时.空气的盪度和焙分别为 臥622込=0.62250心=閃御了叫绝千气 亠 尸-於冬 101300-12340 x0.5 12 =(1,01+1.88)x+2490 -(1,01 + 1,88x0.0672)x50 + 2490 x0.0672 = 2211 尺炬绝干气 将以上数据代入式子(IX (2)?即 0.0098x3 0.0知 2 50 22 车几 4 分别解得 7=0.0 5爲答上更干气 儿=18 0.砲傀绝千气 28 由山=（1XH十审 8ZJ）其匚+2490 忑并代如及乙的值解得=44.15eC29 (可加热到相对湿度为 10%时，空气漫度不变 H = 0.0529 kg 艇绝干气 水汽分压不变,则 7 07 由 = = 0,01. 解得 P. =19. KPa 巳 查水的饱和棊汽压表，得对应的温度为心二 93JC / =Q5 2 9 - 93.1 249 =233口傀绝干气 5.采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料，已知数据标于本题附图中。假设系统热损失可忽 略,干燥操作为等始干燥过程。试求：(1)新鲜空气的耗量；(2)进入干燥器的湿空气的温度及 焓;(3)预热器的加热量 通环比3；1 H( (pOOi 町水/kgiiTA 习題咅附團0.0529 = 0.62 2 尸 1013-P 召二 79AKPQ QP 卡慢产盘C1 M j = 0,05 魁输料 匚1 000 5 it 严 0.2 30 解：(1)爺鲜空气淸耗量 X =亠=20 = 0.25kg；牖绝干物料 _ 1 - K 100-20 並占=而丁叫叱舞干物料 G = G/l-ir：) = 1000 x(1-02)=旳 0 七曲干物料/h 蒸发水量 护二 G(X2 -Jf2) =800X(0.25-0.05263)157.P愆水/h 绝千空气用量 LH.-H.) = W 野鲜空气用量 Z(U7i 276(k5 1二 01上新气* h (1) 由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等 Z. = ( 1.04 1 至 8 0.0 逅 7 斗)5 Ox 24 90 0.0 6 72 = 2 2 4 JCJ7確干气 印：(1.01+1.88/y,)x t, 2490/ftn = 224A 将 7=0329屉/焰绝干气代入上式，解岀 rL = 83.26TC 日枫的值在第 4题申已解出) 所乩 进入干噪器的湿藜汽的逗度为 83.269，熔为 224.1 KJ!Kg绝干气 (2) 预热器的加热量 157.9 0.0672-0.01 =2760.处 g绝干气J h 31 其中 厶,=4 = 4x2760.6 =11042愆绝干气他 所以 0 =11042x(224.1 -180.7) =4.79X105 7/I=133.1AJF 可在一常压逆流转简干燥器中，干燥某种晶状物料。温度 to=25fC.相对湿度 姚=55%的新鲜空气经过预热番使温度升至 t尸 85匸后送入干燥器中:离开干谏莽 时湼更冲30心湿物料初始逼度仇=24 匕逼基含水量吗=0.037：干噪完毕后溟度 升到毘=60 匕 湿基含水量隊为叫=0002。千燥产品流量 G2=1000kg/h.绝干物 料比热容cl.SQTKJ/fkg 干料转筒干澡赛的直径 D=1.3m：长度 Z=7nu 干 燥器外壁向空气的对流一箱射传热系数为 35KJF(n?hO$试求绝干空气流莹和 预热罢中加热慕汽河耗量“加热煞汽的免对压强为 lSOKPat 解 1 (1)绝干空气流量 诃 f) 0 S 7 仆减命飞剧吨翹干物料 2 盏禹加严題巒物料32 G = G;(l- ) = 1 OOO x (1 - 0.002)= 998干物料 h 水分蒸发量 莎=G(X. -Xy) = 998x(0-0384-0.002) = 363h 由附录查出 25P时水的饱和蒸汽压为 31684 Pa,故混度为 0.622佻PM 0,622X0.55X3168.4 片“二, = H - IF G _ -0 0109 k g/ A细干气 c101.3xl03- - 1013X103-055X3168.4 目徑十= 对千燥器作水分的物料衡算，取M为基准，得 L(H -0.0109) = 3633 ( 1 ) 对千燥器做物料衡算，得 LI-G =LIGIQL 其中厶=(匚 01十 1.887f】)xq十 2490771 = (1.0-1 1 8 0.04 0 9h) 8 5x 249绝干空气流量 33 = 114.7 Qg色干气 厶=(1.01 + 18877,)x30 + 2490 =3 03+254 迥 题给二 1.507恳 7/(蜃绝干物料 HC) I =Cs&-XCe 亍 1 )047 鸟 4 0.50384x4 .4 87 册 4饱笙阳物料 / 题给毎=3、KJ如m：C) 所以仑=aaSM =乙(丹。乙 x ； -厲) =3 5 x ( 3 . M 1 辺 3 旳 皆 一 4 5 J3 2?5 2 0 / 将以上各值代入热量衝算式，得 1L4.7 + 998X40(30.3 + 2546/f.辽 + 9跆 x 90.9 + 32520 (2) 联立式(I K(2),解得 H. =0.02261 干气 7 = 3102 k0 灼 g干气 (2)预热器中加热蒸气消耗量 加热蒸气压强为 180KPa , 由附录查出相应的汽化热为 2214.3/KJkg r = ii6r,预热養中消耗热量的速度为 Q? (右() 其中 人工(1.01 十 1*88x0.0109)x2疔十 2490 x(k0109 = 52.9Q7畑绝干气/h 所以 Qp =3102x(114.7 -52.9) = 191700/h = 53.25KW 加热蒸气消耗童竺巴 8&弘 g 2214.3 34 9. 某湿物料经过 5.5 小时进行干燥操作。物料含水量由 X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至 X2 = 0.1 kg /kg 绝干。若在相同的条件下，要求将物料含水量由 X1 = 0.35 kg /kg 绝干降 至 X2 = 0.05 kg /kg 绝干。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量 XC = 0.15 kg /kg 绝干，平衡含水量 X* = 0.04 kg /kg 绝干。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水 量 (X-X*)成正比。 解：降速干燥阶段 dX/d T = -US/G假设 U = k (X-X*) dX/d T = -Sk(X-X *)/G dX/(X-X *) = -Skd T /G积分得 t 2 = G ln(X C-X*)/(X 2-X*)/Sk 总干燥时间 t = t 1+t 2 = G (X1-XC)/SU C + G ln(X C-X*)/(X 2-X*)/Sk = G ln(X 1-XC)/(X C-X*)/Sk + G ln(X C-X*)/(X 2-X*)/Sk 物料由 X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至 X2 = 0.1 kg /kg 绝干 5.5= (0.35-0.15 ) G/ ( 0.15-0.04 ) Sk + G ln ( 0.15-0.04 ) / (0.1-0.04 ) /Sk = 2.426G /Sk G/Sk = 5.5/2.426 = 2.267 物料由 X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至 X2 = 0.05 kg /kg 绝干 t = t 1+ t 2 = 1.82 G /Sk + G ln(0.15-0.04)/(0.05-0.04)/Sk = 4.218 G /Sk = 9.57h 即新情况下的干燥时间为 9.57h 10.对 10kg 某温物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥,物料平铺在 O.8mx lm 的浅盘中, 常压空气以 2m/s 的速度垂直穿过物料层。空气 t=75 C,H=0.018kg/kg 绝干气,物料的初始含 水量为Xi=025kg/kg 绝干料。此干燥条件下物料的 Xc=0.1kg/kg 绝干料,X*=0。假设阵速段 干燥速率与物料含水量呈线性关系。 试求:(1) 将物料干燥至含水量为 0.02kg/kg 绝干料所需 的总干燥时间： 空气的 t、H 不变，而流速加倍，此时将物料由含水量 0.25kg/kg 绝干料干 燥至 0.02kg/kg 绝干料需 1.4h, 求此干燥条件下的 Xe35 解:(1)恒逮段干璨速率 由空气心站 9,甘=0.018毎畑绝干气，查 H-I图得心=34 相应水的汽 工匕 241如空气对初迟的茨泛传料長數 = 1.17(ZOcr 湿空气的质i t Z= 36 阻知 1 A018 36 L1 = 3600 x 2 x 1.005 = 7236kg湿空气亦二 C)湿空气密旻 1+ZZ PH _ 湿空气的比容 2 7 if 10 1 杓=(Q门工 2 1理圭匚于 X!丄 2 7 7 = (0.7 在 2 1 24 4 06r8) x 273 =14隔沁气/k号绝干空气 =1.005越湿空气/ 显空气 37 fz = 1.17(72 3 6)cv =3135Wf(m2nC) uc = 以？ . 10居/(用飞) 24L6X103 广 Q = 10熠绝干物料丿 S 0.8x1 降速干燥阶段时间 (Xx-Xc) = - - - X(0.25-1) = 2-825X1055 Sllc 0.532x 10 皋遠段无为线性关系，故辜遠段干燥时间 X , Xr -X 11】 7 Xr-X 因为 X = 0)所以 口 =1 氐 01 . In ) 3 0 2痊弓 2 6 用 3 4 亠 0 , 5 3x2 1 0 0.02 总干燥时间为 ；二门+门二 0.0785 + 0.840= L625A (2)空气流速加倍后 IV =211 ff= 2C 込 G: 10 几茁虚 T盹绝干物料 G 2业远=2 妒”忌 2-匕 0队亍殛俞 0“ /() s =10Ag绝干物料 恒速干燥时间为 Gf X】-並) 舉遗干噪时闫为 Tr - = 0.785/? G匚一 S uc 38 1,4x3600 =( 10 0.6 S8 10 M = 29x(7.94 I 7xfl.0ft= 2S .2 / hrto In K 580 3 = - 乂 (I -0 06) = l.mkmalitrn * 1 A) Q 2S.2S L 770 =-42.78ff/(w2 A) 门 IK mv 0.9x 9.2B Y = 一 - - - 0.4056 L 42/751 I F. -mX, M -K】 泾)( - )+ J-A 岭-曲X： I O.06iK- - - ln (l -0.4056) + 0.4056 I - 0.4056 - 0.00063S = 6,8S4 Z 3 H - = - = 0.435Sm N .SR4 总干噪时间为 耀得 二0 2Hg：確干物料 孟一疋-氏血兀） 0.2