化工热力学第二版夏清干燥答案Word文件下载.docx
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（35）
2
（40）
（25）
3
（20）
（75）
4
（30）
（4）
解:
干球温
湿球温
湿
焓
水
汽
露点
度/oC
/kg/
度/%
/KJ/
分
压
/oC
kg绝干气
/Pa
1
21
130
29
28
43
92
17
48
16
94
96
上表中括号内的数据为已知，其余值由图HI查得。
分题4的求解示意图如附图所示，其中A为状态点。
3.干球温度为20C、湿度为0.009kg水/kg绝干气的温空气通过预热器加热到50C后,
再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%若空气在干燥器中经历等焓
干燥过程,试求：
（1）1m3原温空气在预热过程中始的变化；
（2）1m3原温空气在干燥器中获得的水分量。
（1）1m3原湿空气在预热器中焓的变化
当t。
20°
C,H。
0.009kg/kg绝干气时，由HI图查出I。
43KJ/kg绝干气。
当t050oC,H1H0=0.009kg/kg绝干气时，由HI图查出
1kg绝干空气在预热器中焓的变化为：
原湿空气的比容为
0.84m3湿空气/kg绝干气
1m3原湿空气的焓变为
36.9KJ/m3湿空气
vH0.84
（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分
当t050oC,H1H00.009kg/kg绝干气时，在HI图上确定空气的状态点，由该点沿
等焓线向右下方移动与80%的线相交，交点即为离开干燥器时空气的状态点。
由该点
读出空气离开干燥器时的湿度H20.018kg/kg绝干气
故1m3原湿空气在干燥器中获得的水分
4..将t°
=25C、0=40%勺常压新鲜空气,与由干燥器排出的t2=50C、2=80%勺常压废
气混合,两者中绝干气的质量比为1:
3。
试求：
（1）混合气体的温度和焓；
（2）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。
（1）对混合气列湿度和焓的衡算，得
H。
3H24Hm
（1）
丨031241m
（2）
由附录查得t。
25oC时，水的饱和蒸汽压Po,s3168.4Pa
t050oC时，水的饱和蒸汽压P2,s12340Pa
当t025oC，050%时，空气的湿度和焓分别为
当t250oC，280%时，空气的湿度和焓分别为
将以上数据代入式子
（1）、
（2），即
分别解得Hm0.0529kg/kg绝干气
由Im（1.011.88Hm）tm2490Hm并代如Hm及Im的值解得tm44.15°
C
（2）加热到相对湿度为10%时，空气湿度不变
水汽分压不变，则
0.05290.622P，解得p17.94KPa
101.3P
由1竺0.01,解得Ps79.7KPa
PS
查水的饱和蒸汽压表，得对应的温度为t093.1oC
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
循环比3门
=50X
f<
*3S
］一
f
平冀产品G
=0.2
此二a.05
jd-25X：
砒=OD1诈底介誇f吒
习題5附图
（1）新鲜空气消耗量
蒸发水量WG（X,X2）800（0.250.05263）157.9kg水/h
绝干空气用量L（H2H0）w
新鲜空气用量L（1H0）2760.51.012788kg新鲜空气/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
即：
（1.011.88Hm）t12490Hm224.1
将Hm0.0529kg/kg绝干气代入上式，解出h83.26oC
（Hm的值在第4题中已解出）
所以，进入干燥器的湿蒸汽的温度为83.26°
C,焓为224.1KJ/Kg绝干气
（2）预热器的加热量
其中Lm4L42760.611042kg绝干气/h
所以QP11042（224.1180.7）4.79105KJ/h133.1KW
6.干球温度t°
=26C、湿球温度twc=23C的新鲜空气，预热到ti=95C后送至连续逆流干燥
器内,离开干燥器时温度12=85^0湿物料初始状态为：
温度1=25C、含水量w1=15%终了时状态为：
温度2=25E、含水量W2=%每小时有9200kg温物料加入干燥器内。
绝干物
料的比热容cs=（kg绝干料「C）°
干燥器内无输送装置,热损失为580KJ/kg汽化的水分。
（1）单位时间内获得的产品质量；
（2）写出干燥过程的操作线方程,在H-I图上画出操作线；
（3）单位时间内消耗的新鲜空气质量；
（4）干燥器的热效率
绝干物料流量
干燥产品流量
（2）干燥过程的操作线由t250°
C,tw。
23oC查出I066KJ/kg绝干气，求出H00.0157kg/kg绝干气
由ti95oC,HiH00.0157kg/kg绝干气，求出Ii138.6KJ/kg绝干气
热损失速度Ql580119.969542KJ/h
由焓的定义可计算出干燥器的焓分别为
同理丨2Cs2X2CW21.8434.50.024.18734.563.8KJ/kg绝干物料
对干燥器作水分衡算，得
或L（H20.0157）119.9
（1）
再对干燥器做物料衡算，得
或L（138.2I2）9602（63.847.6）69542
（2）
联立
（1）、
（2）解得H25.55104I20.0928⑶
上式为本题干燥操作的操作线方程。
经过本题附图2的点B，故任意设一H值，如
H0.02，由式（3）求得I131.5kJ/kg绝干气。
据此在附图2上标出点D，过点D及点B的直线即为干燥过程的操作线。
该线与t265oC
的线交于点C,点C为空气离开干燥器的状态点，由点C读出H20.023kg/kg绝干气，
I2126kJ/kg绝干气
（3）单位时间内消耗新鲜空气的质量
由式
（1）得L
匕9^匕9^17128kg绝干气/h
H20.01570.0230.0157
新鲜空气消耗量L0L（1H0）17100（10.0157）17403kg新鲜空气/h
（3）干燥器的热效率
其中QQPL（I1I。
）17128（138.666）1.243106kJ/h
7.在一常压逆流转筒干燥器中,干燥某种晶状物料。
温度to=25C、相对湿度0=55%勺新鲜空气经过预热器使温度升至t1=85C后送入干燥器中,离开干燥器时温度t2=30C。
湿物料初始温度1=24C、湿基含水量W1=,干燥完毕后温度升到2=60C、湿基含水量降为
W2=。
干燥产品流量G=1000kg/h。
绝干物料比热容Cs=（kg绝干料・C）。
转筒干燥器的直径D=1.3m,长度Z=7m干燥器外壁向空气的对流一辐射传热系数为35KJ/（m2•h•C）。
试求绝干空气流量和预热器中加热蒸汽消耗量。
加热蒸汽的绝对压强为180KPa
（1）绝干空气流量
绝干空气流量GG2（1W2）1000（10.002）998kg绝干物料/h
水分蒸发量WG（X1X2）998（0.03840.002）36.33kg水/h
由附录查出25oC时水的饱和蒸汽压为Pa，故湿度为
对干燥器作水分的物料衡算，取1h为基准，得
L（H20.0109）36.33
（1）
对干燥器做物料衡算，得
其中I1（1.011.88H1）t12490H1
题给CS1.507KJ/（kg绝干物料goC）
题给a35KJ/（m2ghgoC）
所以QlaSta（DL）（Tt。
）
将以上各值代入热量衡算式，得
114.7L99840（30.32546H2）L99890.932520
（2）
联立式
（1）、
（2），解得
（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KJ/kg，
T116.6oC,预热器中消耗热量的速度为
所以QP3102（114.752.9）191700KJ/h53.25KW
加热蒸气消耗量19170086.6kg/h
2214.3
8•在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验。
已知物料的干燥面积为0.2m2,绝干物料质量为
15kg。
测得的实验数据列于本例附表中。
试标绘干燥速率曲线，并求临界含水量Xc及平衡
含水量X*。
习题8附表
时间/h
物料质量
/kg
以表中第1、2组数据为例计算如下:
开始时物料的干基湿含量X坐1151.94kg/kg绝干物料，
15
终了时
3715
X1.47kg/kg绝干物料
蒸发的水份量
W3744.17.1kg/h
干燥时间的增量
0.200.2h
干燥速度
W7.12
u177.5kg/（mgh）
S0.20.2
与干燥速率对应的物料的平均湿含量为
由上法计算的数据列于下表
时间
/h
物料质
量/kg
-175
-150
-125
以X为横坐标，u为纵坐标绘图，从图中读出
临界含水量XC1.24kg/kg绝干物料
平衡含水量X*0.13kg/kg绝干物料
9.某湿物料经过进行恒定干燥操作。
物料含水量由X=0.35kg/kg绝干料降至X>
=0.1kg/kg绝干料。
若在相同条件下，要求将物料含水量由Xi=0.35kg/kg绝干料降至Xz2=g/kg绝干料。
试求新情况下的干燥时间。
物料的临界含水量Xc=g/kg绝干料、平衡含水量X
10.
*=0.04kg/kg绝干料。
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.
因此，uckx（Xc
将第一次干燥实验的数据代入，得
第二次干燥时间
由于第二次干燥实验的条件与第一次相同，即所有定性的参数均不变，所以
11.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0.8mxlm的浅盘中,常压空气以2m/s的速度垂直穿过物料层。
空气t=75C,H=0.018kg/kg绝干气,物料的初始含水量为X=025Kukg绝干料。
此干燥条件下物料的Xc=0.1kg/kg绝干料,r=0。
假设阵速段干燥速率与物料含水量呈线性关系。
（1）将物料干燥至含水量为0.02kg/kg绝干料所需的总干燥时问：
（2）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,求此干燥条件下的Xe。
（1）恒速段干燥速率
由空气t75oC,H0.018kg/kg绝干气，查HI图得tw34°
C相应水的汽化热
rtw2416KJ/kg，空气对物料的对流传热系数
湿空气密度
降速干燥阶段时间
因为X*0，所以
12.在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种温物料。
每批操作处理湿基含水量为159
毛的湿物料500kg物料提供的总干燥面积为40卅。
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/（m2-h）,降速
阶段干燥速率线为直线。
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。
一批物料中的绝干空气流量
降速阶段干燥速率线为直线，所以降速段干燥时间为
代入已知数据得
410.625（0.1760.11）（0.110.002）1n°
.110.002
X20.002
解得X20.00809kg水/kg绝干物料
干燥一批物料的干燥产品量
G2=G'
（1X2）4251.00809428.4kg
干燥一批物料所用时间
10
4=4.1667h
60
因此，生产能力为
4284
428.4242468kg干燥产品/昼夜
4.1667
12•在常压并流操作的干燥器中,用热空气将每种物料由初含水量Xi=1kg/kg绝干料干燥
到最终含水量X^=kg绝干料。
空气进干燥器的温度为135C、湿度为0.01kg/kg绝干气;
离开干燥器的温度为
60C。
空气在干燥器内经历等熔过程。
根据实验得出的干燥速率表
达式为：
干燥第一阶段
dX
d
30（Hs,twH）
干燥第二阶段
1.2X
式中0――
-干燥速度,kg/（kg绝干料h）
试计算完成上述干燥任务所需要的干燥时间
本题为变动干燥操作，但给出了本题特定条件下的干燥速率微分式。
根据
ti135oC,Hi0.01kg/kg绝干气，在HI图上确定空气的状态点，由该点沿等焓线向右下方移动与t260oC的线相交，读出交点处的H20.039kg/kg绝干气；
与100%的饱
和空气线相交，由交点读出初始状态空气的饱和湿度Hs,tw0.048kg/kg绝干气。
在临界点处的干燥速率应既满足干燥第一阶段，也满足干燥第二阶段的速度，将题
给的两个求干燥速率的式子均应用于临界点，得
dXc
~d~
30（盅坤HJ1.2Xc
Xc
Y048
Hc）1.225Hc
（1）
在空气进入干燥器与临界点处列水分方程衡算式
LXiXc1Xc
GHcH1Xc0.01
0.743kg/kg绝干物料
联立
（1）、
（2）解得Hc0.018kg/kg绝干气X2
干燥第一阶段的时间为
XcdXXcdX
X130HX130（HS,twH）
在离开干燥器的微元长度内列水分的衡算式，有
H，即
将以上关系代入式（3），并将式中积分上下限换成相应的
干燥第二阶段的时间为
总干燥时间为
120.2551.671.925h
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