化工原理干燥习题.doc

1. 在101.325kPa下，不饱和湿空气的温度为40，相对湿度为60%，若加热至80，则空气的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_阶段和_阶段。两个干燥阶段之间的交点C处的含水量称为_。 3. 当干燥所用空气的相对湿度增加时，干燥终点处物料的平衡含水量会相应_。（增加，减少，不变）6已知常压下某湿空气的温度为20C，水蒸气的饱和蒸气压为2.3346kPa，湿度为0.014673kg/kg绝干气，试求：（1）湿空气的相对湿度j=_，_作为干燥介质用。7当湿空气的温度一定时，若湿度越高测得的湿球温度也_；若空气为水气所饱和，测得的湿球温度就是_的温度。1. 湿球温度（tW）是湿空气 和 的函数，而绝热饱和温度tas是湿空气 和 的函数；对湍流状态下的水蒸气-空气系统，tW和tas的大小关系为 。2. 典型的干燥曲线可明显分为 和 两个阶段，两个阶段之间的交点称为 。2已知湿空气如下的哪两个参数，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）、对于易溶气体，H值_，KG_ kG 。( ) A很大， C很小， D很大，、已知湿空气如下的哪两个参数、可利用HI图查得其它未知参数。( ) AH，P Bt，td Ctw，I Dtas，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和联系？答：平衡水分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化。平衡水分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。一般地，结合水的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平衡水分，其不能被一定状态的空气干燥除去。3、 如何区别平衡水分和自由水分？ （5分）4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压p，湿度H；焓I；露点td；湿球温度tW；相对湿度。水气分压p，湿度H；焓I；露点td；湿球温度tW；相对湿度画出图（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）、（分）某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气的状况为：初始温度为25，湿度为0.005kg水分/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140，若离开干燥器的温度选定为60，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。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，干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%，干燥介质是湿空气，初温为20C，湿度H0=0.009kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120C后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40C，若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。已知湿空气焓的计算式为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% 时的产品量；（4） 如鼓风机装在新鲜空气入口处，风机的风量应为多少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 干燥收率的定义为 所以 （6分） （4）， 时空气的湿比容为 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饱和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); H=(1/29+H0/18)22.4(t0+273)/273; IH=(1.01+1.88H)t+2490H1 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），出干燥器的产品温度为40，含水量1%（湿基）。原始空气的温度为15，湿度为0.0073kg/kg，在预热器采用200kPa（绝压）的饱和蒸汽加热至100进入干燥器，出干燥器的废气温度为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）饱和蒸汽的汽化焓=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)。、绝干气的空气在预热器中升温至90后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50。试求：（1） 完成上述干燥任务所需要的空气量；（2） 预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205，忽略预热器热损失）；（3） 干燥系统的热效率；（4） 通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量绝干料，平衡含水量绝干料；已知干燥面积为48，恒速阶段的干燥速率，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）由焓的衡算求得。对于绝热干燥过程，空气进出干燥器的焓值相等，即解得：绝干气将有关数值代入式（1），得到绝干气新鲜气（2）预热器中加热蒸汽的消耗量加热蒸汽消耗量为（3）干燥系统的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20C、湿度为0.01kg/kg绝干气的常压新鲜空气，经预热器预热至120C后用于干燥某湿物料。空气离开干燥器的温度为60C、湿度为0.05kg/kg绝干气，湿物料进出干燥器的温度分别为30C、50C，湿基含水量分别为20%、5%，干燥产品流量为60kg/h，湿物料的平均比热容为2.134kJ/(kg湿物料.C)，忽略干燥系统的热损失。试求：( 注： )(1）新鲜空气的耗量；（2）干燥系统的热效率。六、答：（1） 所以 （2） 干燥的水分量总干燥的热量：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，离开时的温度为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），湿物料的平均比热容Cm为3.2 KJ/(Kg绝干料.)。干燥器的热损失速率QL为1.2 KW。若干燥过程可视为等焓过程。试求：（1）水分的蒸发量，Kg/h。（2）空气离开干燥器的湿度。（3）干燥器的热效率。一、 （20分）在常压间歇操作的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%的湿物料500kg，物料提供的总干燥面积为40m2。经历4h后干燥产品中的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的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。临界点的干燥速率为1kg水/(m2h)，降速阶段干燥速率为直线。每批操作装卸物料时间为10min，求此干燥器的生产能力，以每昼夜（24h）获得的干燥产品质量计。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的时间 （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），空气的初温为25，湿度为0.01 kg水/kg干空气，经预热器后升温至70，干燥器出口废气的干球温度为45。 设空气在干燥器进出口处焓值相等。试求：（1）在H-I图上表示空气的状态变化过程；（2）初始状态下的空气用量为多少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图上的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+1.880.01) 70+25000.01=(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湿空气的平均分子量M=1.01/(1/29+0.01/18)=28.8初始状态下的湿空气的体积流量（5分）方法2：空气的湿比容 六、（20分，08考研）如附图所示，某干燥器的操作压强为80kPa（绝压），出口气体的温度t2为59，相对湿度2为72%。为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于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m为11%。已知新鲜空气的质量流量为0.49kg/s，温度t0为18，湿度H0为0.005kg水/kg绝干空气。试求：（1）空气的循环量LR；（2）新鲜空气预热后的温度t1；（3）预热器需提供的热量QP。（水的饱和蒸气压：59时为19.013kPa，92时为75.598kPa）六、（20分，05考研）某并流式干燥器的操作压力为101kPa，湿物料流量为1200kg/h，湿基含水量为15%，要求干燥产品的湿基含水量不超过0.5%。以温度为20、湿度为 0.0723kg水/Kg绝干气的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，湿空气离开干燥器的温度仍为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时的饱和蒸汽压分别为2.34kPa和70.09kPa。试求：(1) 新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）；(3) 在H-I图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算干燥过程所需的时间。 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)。、绝干气的空气在预热器中升温至90后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50。试求： (1)完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量绝干料，平衡含水量绝干料；已知干燥面积为48，恒速阶段的干燥速率，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）采用如图所示的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）进入干燥器的湿空气的温度及焓？（3）预热器的加热量？注：， （0.772+1.244H）(273+t)/t(P0/P)