化工原理练习题干燥.docx
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化工原理练习题干燥
固体干燥
填空题：
1、温度为40°c，水汽分压为5kPa的湿空气与水温为30°c的水接触，则传热方向为：
传质方向
为。
已知30C和40C下水的饱和蒸汽压分别为4.24kPa和7.38kPa。
答案：
气到水；气到水
2、冬季将洗好的湿衣服晾在室外，室外温度在零度以上，衣服有无可能结冰?
_，
其原因是。
答案：
有，不饱和空气的湿球温度tWpt，当tWp0时可能结冰
3、在101.325kPa下，不饱和湿空气的温度为40C，相对湿度为60%
（1）若加热至80C，则空气的下列状态参数如何变化？
湿度，相对湿度
，湿球温度tw，露点温度td，焓I。
（2）若在等温条件下使总压减至时，则该空气下列参数将如何变化？
湿度，相对湿度，湿球温度tw，露点温度td，焓I。
（变大，变小，不
变）答案：
（1）不变，变小，变大，不变，变大；
（2）不变，变小，变小，变小，不变。
4、总压恒定时，某湿空气的干球温度一定，若其露点温度td增大，则以下参数如何变化？
巳水汽，
H，，tw，I。
（增大，减小，不变）答案：
增大，增大，增大，增大，增大
5、总压恒定时，某湿空气的干球温度一定，而湿球温度tw增大，则以下参数如何变化？
P水汽，
H，，td，I。
（增大，减小，不变）答案：
增大，增大，增大，增大，增大
6、不饱和湿空气的干球温度t，湿球温度tw，露点温度td的大小顺序为。
答案：
t＞tw＞td
7、干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属。
答案：
传质过程
8、在同一房间里不同物体的平衡水汽分压是否相同？
;它们的含水量是否相同？
;湿度是否
相等？
。
答案：
是，否，是
9、若空气中湿含量及温度均提高以保持相对湿度不变，则对同一湿物料，平衡含水量，结合水含
量。
（变大，变小，不变）答案：
不变，不变
10、在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据而定的；平衡水分和自由水分是根
据而定的。
答案：
物料的性质；物料的性质和接触的空气状态
11、用某湿空气干燥物料至其含水量低于临界含水量，则干燥终了时物料表面温度空气湿球温度tw。
（＜，＞，=）答案：
＞
12、间歇恒定干燥时，如进入干燥器的空气中水汽分压增加，温度不变，则恒速阶段物料温度，恒速阶
段干燥速率，临界含水量XC。
（增大，减小，不变，不确定）答案：
增大，减小，减小
13、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，带岀干燥器的热量之差可以忽略不计。
14、某干燥器无补充热量及热损失。
则空气通过干燥器后，干球温度t，露点温度td，湿球温度tw
相对湿度，焓I。
（变大，变小，不变）答案：
变小，变大，不变，变大，不变
15、在连续干燥过程中，经常采用湿物料与热空气并流操作。
其目的在于，其代价
是。
答案：
目的：
避免物料温度过高，脱水速度过快，防止物料变形；代价：
100%时，平衡含水量
16、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
17、在干燥过程中，采用中间加热方式的优点是：
，其代价是。
答案：
优点：
（1）减小空气用量，热效率提高；
（2）预热温度不必过高，防止物料
变质变形；（3）不必使用高温热源。
代价：
推动力tm减小，传质推动力Hm减小，传热所需设备容积增大。
18、在干燥过程中，采用废气再循环的目的是：
，其代价
是。
答案：
目的：
（1）可增加气速，提高传质和传热系数；
（2）增加气量
可提高气体分布均匀性；（3）可提高空气预热温度，减少空气用量，提高热效率，又可避免物料过热。
代价：
推动力t减小，传质推动力H减小，传热所需设备容积增大
rim
19、干燥操作的必要条件是，干燥过程是
相结合的过程。
答案：
湿物料表面的水蒸汽分压大于干燥介质中的水蒸汽分压；传质过程与传热过程
20、已知在常压及25C下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：
相对湿度
17、干燥操作的经济性主要取决于（B）
18、湿空气在温度300K和总压1.42MPa下，已知其湿度h为0.023kg水/kg绝干空气，则其比容H应
为（单位均为m3/kg绝干空气）（A）。
A.0.0628;B.1.673;C.0.0591;D.0.0224。
19、湿物料在指定的空气条件下被干燥的极限含水量称为（B）。
A.结合水；B.平衡含水量；C.临界含水量；D.自由含水量
20、大量空气和少量水长期接触后水面的温度等于空气的（B）。
A.干球温度；B.湿球温度；C.绝热饱和温度；D.露点温度
判断题：
I、（X）当空气状态一定时，可用物料的平衡含水分来判断干燥能否进行的最大限度。
2>（X）相对湿度©值大小表示空气中水分含量的相对大小。
若©为1时，表示此空气吸水汽的能力强
3>（V）影响降速干燥速率的主要因素是物料的性质，形状。
4、（V）干燥过程中，若增大空气出口的湿度H时，可减少空气消耗量，但却使干燥推动力下降。
5、（V）在一定温度下，物料中的平衡水分与自由水分的划分只与物料本身性质有关，而与空气状态无关。
6、（V）物料的临界含水量是划分等速干燥和降速干燥阶段的分界点。
7、（X）恒速干燥阶段，所除去的水分为非结合水与结合水分。
8、（V）对于饱和湿空气，其露点、湿球温度、干球温度为同一数值。
9、（X）湿物料分散的越细。
其临界含水量越高。
10、（X）等速干燥阶段的干燥速率越大，临界含水量越高，降速阶段会较早开始。
II、（V）工程上采用中间加热干燥流程，好处可以提高热效率。
12、（V）平衡水分是在一定空气状态下，物料可能被干燥的最大限度，若在同一温度下湿空气的相对湿度减少，其物料的平衡水分也随之减少。
13、（X）干燥操作中，湿空气经预热器预热后，湿度增大。
14、（X）在干燥过程中首先除去的是结合水。
15、（V）在湿空气的I〜H图中，湿空气的绝热冷却线即为等焓线。
17、（V）湿基是指水在湿物料中的质量分数。
18、（V）等焓干燥过程又称绝热干燥过程，也称为理想干燥过程。
19、（V）对于空气一水蒸汽系统，当空气的流速较高时，空气的湿球温度近似等于其绝热饱和温度。
20、（V）实际干燥过程是指干燥器有热损失的干燥过程。
21、（V）湿球温度计中的湿纱布的水温恒定时，此温度即为湿空气的湿球温度。
五、计算题：
1、已知湿空气的总压为101.3kPa、干球温度为20c、相对湿度50%求其它使空气的状态参数。
包括湿度、
湿球温度、绝热饱和温度、露点温度、湿比热和焓值。
解：
当t20C时的饱和蒸汽压为Ps2.335kPa
cH1.011.88H1.011.880.00721.024kJ/kgc
ICHt2492H1.0242024920.007238.42kJ/kg
对空气〜水系统其湿球温度与绝热饱和温度数值上相等，以绝热饱和温度的计算为例，其计算公式为:
将湿空气的相对湿度降至10%应将湿空气温度上升至多少度?
解：
（1）对湿空气性质计算及物料衡算均以绝干空气为基准。
1m3湿空气中含有水汽的体积为：
20103w20103（1.24427340）2.853102m3
273
1m3湿空气中含有干空气的体积为：
12.8531020.9715m3
0.9715m3干空气的质量为：
27340
0.97150.7731.0962kg
273
（3）
p水汽2.904kPa，、即为水在露点下的饱和蒸
在露点温度下空气刚好达到饱和态，空气中的水汽分压
汽压，查表可得td23Co
（4）若以0C的水及0C的空气为焓的基准，该湿空气的焓为:
I（CpgCpvH）t0H
（1.011.880.0186）5025000.018698.8kJ/kg干空气
（5）在压强不太高时，湿空气可视为理想气体，其比容可由下式计算得到:
Tpg1H
22.4-（）
T0pM气M水
27350101.310.01863工宀&
22.4（）0.954m3/kg干空气
2731002918
7、某常压等焓干燥器，处理量为500g/s，湿物料湿基含水量5%,产品湿基含水量不高于1%新鲜空气温度
51
50020.2g/s
1001
w1w2
WG」2
1w2
2492H2
等焓干燥：
|2|1，即（1.011.88H1）t12492H1（1.011.88H2）t2
（1.011.880.005）15024920.005（1.011.88H2）402492H2H20.0487kg/kg
3
W20.210
0.4625kg/s
H2H10.04870.005
札1.011.880.0051.019J/kgC
Qp
（2）
蒸汽压
Lch（t1t0）0.46251.019（15020）61.29kJ/s
干燥器出口温度为40C，经过管路和旋风分离器后温度下降了30'C,此时若湿空气的水汽分压小于饱和
pwpps，则不会发生返潮现象；查饱和水蒸汽压30C时，ps4.25kPa，湿空气出口湿度为0.0487kg/kg
则水汽分压：
p
九0.622pH0.6220.04877.36kPaf4.25kPaps，会发生返潮现象。
8、用连续并流干燥器干燥含水2%物料9000kg/h，物料出口温度分别为25C、35C，产品要求汗水0.2%（湿基，下同）绝干物料比热1.6kJ/kgC；空气干球温度为27C，湿球温度为20C，预热至90C，空气离开干燥器时温度为60C；干燥器无额外补充热量，热损失为600kJ/kg;试求：
（1）产品量g2;
（2）绝干空气用量L和新鲜空气体积流量Vh；（3）预热器耗热量；（4）热效率；（5）判断产品是否会发生返潮现象。
解：
（1）产品量根据物料衡算可直接计算:
③900010028837.68kg/h
1w21000.2
（2）绝干空气用量L和新鲜空气体积流量Vh
QpLcH,（t1t0）
46
2.08101.033（9027）1.35410kJ/h376kW
（4）热效率：
Q
W（
0Cwt2C1tw）
h
Q
Q
由湿度图查得：
t1
90c，
H1
0.012kg/kg可查得：
tw
35c，
无额外补充能量
Q
Qp，则热效率为：
（3）预热器耗热量
0.5025kg/s，温度为20C，湿度为0.005kg水/kg干空气，试求：
（1）新鲜空气的预热温度及空气的循环量；
（2）预热器提供的热量为多少？
若将流程改为先混合后预热，所需热量是否变化？
解：
在新鲜空气中，干空气的流量
VH0VrH2（VVR）Hm
Vr
叫VH00.5（°.07310.005）0.585kg干空气/s
H2Hm0.13130.0731
以混合点为控制体做热量衡算，可求岀新鲜空气的预热温度为
VI1VrI2（VVR）lm
V（1.011.88H1）t12500H1Vr（1.011.88H2）t22500H2
（VVr）（1.011.88Hm）tm2500Hm
将V0.5,H10.005,Vr0.585,H20.1313,Hm0.0731,tm90c代入上式，求得空气的预热温度为：
t1133.3c
预热器所提供的热量为：
QV（1.011.88H1）（t1t0）
0.5（1.011.880.005）（133.320）57.7kW
若流程改为新混合后预热，所需热量为：
Q（VVr）ImVrI2vi0
所需热量相同
10、某湿物料用热空气进行干燥，空气的初始温度为20C，初始湿含量为0.006kg水/kg干空气，为保证干燥
产品质量，空气进入干燥器的温度不得高于90C。
若空气的出口温度选定为60C，并假定为理想干燥器，试求:
将空气预热至最高允许温度90C进入干燥器，蒸发每千克水分所需要的空气量及供热量各位多少？
热效率为多
少？
解：
（1）对于理想干燥器，气体状态的变化是等焓的，即
（1.011.88H1）t12500H1（1.011.88H2）t22500H2
,（1.011.88H1H12500H11.01t2
H2
1.88t22500
（1.011.880.006）9025000.0061.0160
1.88602500
0.0177kg水/kg干空气
蒸发每千克水分所需要的空气量为:
蒸发每千克水分所需要的供热量为:
QV（1.011.88H1）（t1t0）W
85.5（1.011.88
3
0.006）（9020）6.1110kJ/kg水
此干燥过程的热效率为：
t1t29060
120.429
t1t09020
11、采用常压干燥器干燥湿物料。
每小时处理量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，离开干燥器是废气温度为40C，若在干燥器中空气状态炎等焓线
变化。
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%寸的产品量；
（4）若鼓风机装在新鲜空气的入口处，风机的风量应为多少m3/S?
解：
（1）水分蒸发量：
wg1W1W22000°，4°.°50205kg/s1w2360010.05
（2）绝干空气消耗量L:
LW
H2H1
T等焓干燥，二»-即:
（1.011.88H1）t12490H1（1.011.88出八22490H2
（1.011.88已）右2490比1.01t2
1.88t22490
（1.011.880.009）12024900.0061.0140
1.88402490
0.041kg水/kg绝干空气
则蒸发0.205kg/s的水分所消耗的绝干空气量为:
干燥收率为95%寸的产品量:
假定干燥过程中无物料损失，则干燥产品量为:
G2G1W2000/36000.2050.351kg/s
或者：
1W1200010.4
0.351kg/s
21
1W2
60010.05
干燥收率的定义为：
实际产品量
100%
理论产品量
收率为95%勺干燥产品量为:
G2G20.35195%0.333kg/s
此状态下空气的湿比谷为:
h22.4T山（丄
T0pM气
273201
22.4（―
27329
风机的风量：
鼓风机装在新鲜空气入口处，故所输送空气的温度为20°C，湿度为H0=O.OO9kg水/kg绝干空气，
M『
0^09）0.842m3/kg绝干空气
18
由计算得知完成给定生产任务所需绝干空气量为L6.406kg绝干空气量，则其体积流量为
VLH6.4060.8425.394m3/s
12、有一常压绝热干燥器，已知空气进入加热器前的状态为t020C，030%，出干燥器的状态为：
t080C，
H2=0.02kg水/kg干空气，湿物料处理量为5000kg/h，含水W10.2，要求干燥产品含水w0.02（均为湿基
121.5oC
-1127.2kg干空气/kg水
WH2H10.04280.006
蒸发每千克水分所需要的供热量为：
QV（1.011.88Hd（tito）
W
27.2（1.011.88
0.006）（15420）3.72103kJ/kg水
此干燥过程的热效率为：
t!
t215460
120.702
t!
t015420
14、14、某化工过程，先以苯为溶剂，再将苯蒸发到干燥的氮气中所形成的混合气体，在3oc,1atm（绝压）
下的相对湿度60%，为回收混合气体中的苯，拟采用下列两种方法，试分别求出苯的回收率。
将混合气冷却到—11.5°C;
将混合气加压至4atm（绝压），再冷却至30C。
苯在-11.5C和30C时的饱和蒸汽压分别为10mmHg和
118mmHg。
解：
30c，1atm（绝压）下的混合气湿度为：
H78Ps
78
0.6
1180.2862kg苯/kg氮气
28Pps
28
760
0.6118
混合气冷却到—11.5
C，
1,
Ps10mmHg，则混合气湿度为：
H178ps
78
1
10
0.0371kg苯/kg氮气
28PPs
28
760
110
则苯的回收率为：
H
H1
0.28620.0371
Q7n/0/
H0.2862
将混合气加压至4atm（绝压），再冷却至30c时，混合气被压缩，其湿度不变，则其湿含量为:
则苯的回收率为：
2HH20.28620.11256069%
2H0.2862.%
15、在恒定干燥条件下，再间歇干燥器中干燥某种物料，当其含水量由0.33kg/kg干物料，降至0.09kg/kg
干物料时，共用了0.252105s。
物料的临界含水量为0.16kg/kg干物料，平衡含水量为0.05kg/kg干物料，降速阶段的干燥曲线近似为一直线。
求在同样条件下，将该种湿物料的含水量从0.37kg/kg干物料降至
0.07kg/kg干物料所需的时间，预热段所用的时间可忽略。
解:
实验：
〔20.252105s
0.160.05i0.160.055
5ln0.16810s
1.1161050.070.05
120.356105s
20、一理想干燥器在总压lOOkPa下将物料有含水50%干燥至含水1%湿物料的处理量20kg/s为。
度为25'C,湿度为0.005kg水/kg干气，经预热后送入干燥器，废气排出温度为50'C,相对湿度为
室外空气温
60%试求:
（1）空气用量；
（2）预热温度；（3）干燥器的热效率。
解：
（1）
Xi
w-i
1w
05
—1kg水/kg干料
10.5
X2
w2
1w2
0.01
0.0101kg水/kg干料
10.01
Gc
查焓〜湿图:
G（1w1）
20
t250C，
（10.5）10kg干料/s
260%时，H20.0495kg水/kg干气
10（1°.0101）222kg干气/s
0.04950.005
V干（H11）222
（10.005）223kg/s
（2）T理想干燥器内进行的过程为等焓过程，I1I2
（1.011.88H1）t12490H1（1.011.88H2）t22490H2
（1.011.88H2）t22490（H2H1）
t1
1.011.88H1
（1.011.880.0495）502490（0.04950.005）162.8°C
1.011.880.005
干燥器热效率：
w（H2H1）
11I0
查得：
t250C，260%时，tw42C，w2395kJ/kg
I1I0（1.011.88H°）（t1t。
）
（1.011.880.005）（162.825）140.47kJ/kg干料
140.47
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