化工原理干燥习题与题解

干燥习题与题解

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. 1kg绝干空气及_____________________所具有的焓，称为湿空气的焓。 ***答案*** 其所带的H kg水汽

5. 某物料含水量为0.5 kg水.kg1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1绝干料，则此物料的自由水分为_____________。 ***答案*** 0.4 kg水.kg1绝干料

6. 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

7. 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 8. 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。

9. 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。

10. 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） 11. 当湿空气的总压一定时， 相对湿度φ仅与＿＿＿＿＿＿＿＿及＿＿＿＿＿＿＿＿有关。

***答案*** H， ｔ

12. 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％

1*

时, 平衡含水量X100%=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1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1绝干料, 结合水含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg1绝干料,非结合水的含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg1绝干料。

*

***答案*** 自由含水量 X-X*=0.23-0.007=0.223； 结合水量为 X100%=0.02 * 非结合水量 X-X100%=0.23-0.02=0.21

13. 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。

二、选择题

1． 气流干燥器中,干燥作用最为有效的部分是( )。 (A)粒子等速运动段； (B)粒子加速运动段 (C)干燥管的中部 ； (D)干燥管的顶部 ***答*** B

2． 空气的干、湿球温度差越小,表明空气( )。 (A)越干燥； (B)越潮湿 (C)热焓越高； (D)热焓越低

***答*** B

3． 干燥器出口气体状态的限制条件是:气体在离开设备之前( )。 (A)不降至湿球温度； (B)不降至露点

(C)不降至绝热饱和温度； (D)不降至空气的初始温度

***答*** B

4． 干燥计算中,湿空气的热焓是以( )为基础的。 (A)1kg湿空气； (B)1kg干空气

(C)1kg饱和湿空气； (D)4mol干空气 ***答*** B

5． 气体湿比容定义为( )所占有的体积。

(A)1kg湿空气； (B)1kg干气及其带有的Hkg湿汽共同 (C)1kg湿气体中绝干空气； (D)1kg湿气体中湿分

***答*** B

6． 气体的相对湿度是指在一定的总压下湿气体中的湿分蒸汽压与( )之比。 (A)气体的总压； (B)湿分在tw下的饱和蒸汽压

(C)湿分在td下的饱和蒸汽压； (D)湿分在t下的饱和蒸汽压 ***答*** D

7． 湿空气经过预热器用饱和水蒸汽间接加热,温度升高,相对湿度( )。 (A)增加； (B)减小； (C)不变； (D)不确定

***答*** B

8． 为了测准空气的湿球温度,应将干湿球温度计放在( )。

(A)不受外界干扰的静止空气中 ； (B)气速

(C)气速5m/s辐射传导可忽略处 ***答*** D

9． 对一定湿度的气体,固定气体的温度,增大总压,其相对湿度( )。 (A)增大 ； (B)减小； (C)不变； (D)或增大或减小 ***答*** A

10． 不饱和湿空气的干球温度t,湿球温度tW,露点td三者间的关系为( )。 (A)ttWtd (B) ttWtd (C) ttWtd (D) ttWtdt=tw=td ***答*** A

11． 物料含自由水分和平衡水分的相对多少取决于( )。

(A)物料含结合水分的多少 ； (B)物料含非结合水分的多少 (C)干燥介质的温度 ； (D)干燥介质的相对湿度 ***答*** D

二、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: 需要的空气量为多少m3.h1?（以进预热器的状态计） 0℃时水的汽化热2491.27kJ. kg1，空气与水汽比热分别为1.01与1.88kJ.kg1.K1。

***答案*** GC1000(10.2)800Kg/h

X120/(10020)0.25，X25/(1005)0.05263 WGC(X1X2)157.9kg/h

kg水/kg干空气，H20.040kg水/kg干空气， 由ｔ－H图得：H00.011H1H00.011kg水/kg干空气

..8kg干空气/h VW/(H2H1)5444

vH(1/29H0/18)22.41(27320)/2730.8441m3/kg干空气 V/VvH4596m3/h

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XC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Kx(XX*)（即：该段干燥速率曲线为直线。） ***答案***

X128.6/(10028.6)0.40

X27.4/(1007.4)0.08，X2/4.8/(1004.8)0.05

X1XCX2,X2所以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

/

t1

GC(X1XC)GXX*

，t2ClnC，uCKx(XCX*)

AuCAKxX2X*

/

/

t2/t2ln[(XCX*)/(X2X*)]/ln[(XCX*)/(X2X*)]2.37

t2/t1(X1XC)ln[(XCX*)/(X2X*)]/(X1XC)0.445 又t2t17h t22.16h、t14.84h、t25.12h；

/

t2/t19.96h 所以需要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℃

kg水/kg干空气，焓I035kJ/kg干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓湿含量H00.0073

I1109kJ/kg干空气，空气出干燥器温度为50℃；湿含量H20.023kg水/kg干空气，进干燥器

物料含水量为X10.15kg水/kg绝干料；出干燥器物料含水量为X20.01kg水/kg绝干料；干燥器生产能力G2237kg/h（按干燥产品计）。试求： 1．绝干空气的消耗量； 2．进预热器前风机的流量（m3/s）； 3． 预热器加入热量（kw）（预热器热损失可忽略）。

***答案*** 1．求绝干空气量V GCG2/(1X2)234.7Kg/h WGC(X1X2)32.9kg/h

VW/(H2H1)2096kg干空气/h

2．求风机流量Ｖ

vH(1/29H0/18)22.41(27315)/2730.825m3/kg干空气

V/VvH1729m3/h

3．求预热器加入热量Q：

QV(I1I0)155104kJ/h43.08kW

4．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？

2． 解：（1）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。

w1=0.12

t0H0G2=1000 kg/h

附图1 干燥系统示意图

I

tt2t0

附图2 空气状态变化图

（2）求空气用量 蒸发水分量 WG2

w1w20.120.03

1000102.3 kg/h

1w110.12

因水分在干燥器进出口处焓值相等，所以I1=I2，即

（1.01+1.88H1)t1+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 空气的湿比容

273t127325

(0.7721.2440.01)0.856 m3/kg干空气

273273

初始状态下的湿空气体积流量 V0.8561054.6902.7 m3/h0.251 m3/svH(0.7721.244H0)