化工原理练习题干燥.docx

1、化工原理练习题干燥固体干燥填空题：1、温度为40c，水汽分压为5kPa的湿空气与水温为30c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 tW p t，当tW p 0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

2、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，

3、露点温度td的大小顺序为 。答案：t tw td7、 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

4、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

5、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

6、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rim19、 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 25 C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、

7、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、

8、（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

9、，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IH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1

10、01.3kPa、干球温度为20 c、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t 20 C时的饱和蒸汽压为 Ps 2.335kPacH 1.01 1.88H 1.01 1.88 0.0072 1.024kJ/kg cI CHt 2492 H 1.024 20 2492 0.0072 38.42kJ / 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。1 m3湿空气中含有水汽的体

11、积为：20 10 3 w 20 10 3 (1.244 273 40) 2.853 10 2m32731m3湿空气中含有干空气的体积为： 1 2.853 10 2 0.9715m30.9715m3干空气的质量为：273 400.9715 0.773 1.0962 kg273(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td 23 Co(4)若以0C的水及0C的空气为焓的基准，该湿空气的焓为:I (Cpg CpvH)t 0H(1.01 1.88 0.0186) 50 2500 0.0186 98.8kJ / kg干空气(5)在

12、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:T pg 1 H22.4 -( )T0 p M气 M水273 50 101.3 1 0.0186 3 工宀 &22.4 ( ) 0.954m3/kg 干空气273 100 29 187、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5 1500 20.2g/s100 1w1 w2W G 21 w22492H 2等焓干燥：|2 |1，即(1.01 1.88H1)t1 2492H1 (1.01 1.88H 2)t2(1.01 1.88 0.005) 150 2492 0.005

13、(1.01 1.88H2) 40 2492H2 H2 0.0487kg/kg3W 20.2 10 0.4625kg /sH2 H1 0.0487 0.005札 1.01 1.88 0.005 1.019J/kg CQp(2)蒸汽压Lch (t1 t0) 0.4625 1.019 (150 20) 61.29kJ /s干燥器出口温度为 40 C，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pw p ps，则不会发生返潮现象；查饱和水蒸汽压30 C时，ps 4.25kPa，湿空气出口湿度为0.0487 kg/kg则水汽分压：p九 0.622p H 0.622 0.04

14、87 7.36kPa f 4.25kPa ps，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/kg C；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60 C ；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: 9000 100 2 8

15、837.68kg /h1 w2 100 0.2(2)绝干空气用量L和新鲜空气体积流量VhQp LcH, (t1 t0)4 62.08 10 1.033 (90 27) 1.354 10 kJ / h 376kW（4 ）热效率：QW(0 Cwt2 C1tw)hQQ由湿度图查得：t190 c，H10.012kg/kg 可查得：tw35 c，无额外补充能量QQp，则热效率为：（3）预热器耗热量0.5025kg /s，温度为20 C，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

16、空气中，干空气的流量VH0 VrH2 (V VR)HmVr叫 VH0 0.5 (.0731 0.005) 0.585kg干空气 /sH2 Hm 0.1313 0.0731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VI1 VrI2 (V VR)lmV (1.01 1.88H1)t1 2500H1 Vr (1.01 1.88H2)t2 2500H2(V Vr) (1.01 1.88Hm)tm 2500H m将 V 0.5, H1 0.005,Vr 0.585, H2 0.1313, Hm 0.0731,tm 90 c 代入上式，求得空气的 预热温 度为： t1 133.3 c预热器所提

17、供的热量为：Q V(1.01 1.88H1)(t1 t0)0.5 (1.01 1.88 0.005) (133.3 20) 57.7kW若流程改为新混合后预热，所需热量为： Q (V Vr) Im VrI2 vi0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 20 C，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 90 C。若空气的出口温度选定为 60 C，并假定为理想干燥器，试求:将空气预热至最高允许温度 90 C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

18、的，即(1.01 1.88H1)t1 2500H1 (1.01 1.88H2)t2 2500H2, (1.01 1.88H1H1 2500H1 1.01t2H 21.88t2 2500(1.01 1.88 0.006) 90 2500 0.006 1.01 601.88 60 25000.0177kg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:Q V(1.01 1.88H1)(t1 t0) W85.5 (1.01 1.8830.006)(90 20) 6.11 10 kJ / kg水此干燥过程的热效率为：t1 t2 90 601 2 0.429t1 t0 90

19、 2011、采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理量 2000 kg,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：w g1W1 W2 2000 ，4 .5 0 205kg / s 1 w2 3600 1 0.0

20、5(2)绝干空气消耗量L : L WH2 H1T等焓干燥，二 - 即:(1.01 1.88H1)t1 2490 H1 (1.01 1.88出八2 2490H 2(1.01 1.88已)右 2490比 1.01t21.88t2 2490(1.01 1.88 0.009) 120 2490 0.006 1.01 401.88 40 24900.041kg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:G2 G1 W 2000/3600 0.205 0.351 kg/s或者： 1 W1 2000 1 0.40

21、.351 kg/s2 11 W2600 1 0.05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:G2 G2 0.351 95% 0.333 kg /s此状态下空气的湿比谷为:h 22.4 T 山(丄T0 p M 气273 20 122.4 (273 29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 20C，湿度为H0=O.OO9kg水/ kg绝干空气，M009） 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 L 6.406 kg绝干空气量，则其体积流量为V L H 6.406 0.842 5.394m3/s12、有一常压

22、绝热干燥器，已知空气进入加热器前的状态为 t0 20 C， 0 30%，出干燥器的状态为：t0 80 C，H2=0.02kg水/kg干空气，湿物料处理量为5000 kg /h，含水W1 0.2，要求干燥产品含水 w 0.02 （均为湿基121.5oC- 1 1 27.2kg干空气/kg水W H2 H1 0.0428 0.006蒸发每千克水分所需要的供热量为：Q V(1.01 1.88Hd(ti to)W27.2 (1.01 1.880.006)(154 20) 3.72 103kJ / kg水此干燥过程的热效率为：t! t2 154 601 2 0.702t! t0 154 2014、14、某

23、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 30 C。苯在-11.5 C和30 C时的饱和蒸汽压分别为 10mmHg和118mmHg。解：30 c， 1atm （绝压）下的混合气湿度为：H 78 Ps780.6118 0.2862 kg 苯 /kg 氮气28 P ps287600.6 118混合气冷却到11.5C，1,Ps 10mmHg，则混合气湿度为：H1 78 ps781100.

24、0371kg苯 /kg氮气28 P Ps287601 10则苯的回收率为：HH10.2862 0.0371Q7 n/0/H 0.2862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： 2 H H2 0.2862 0.1125 60 69%2 H 0.2862 . %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 0.252 105s。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

25、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： 2 0.252 105s0.16 0.05 i 0.16 0.05 55 ln 0.168 10 s1.116 10 5 0.07 0.051 2 0.356 105s20、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25C,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 50C,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

26、效率。解：(1)Xiw-i1 w0 51kg水/kg干料1 0.5X2w21 w20.010.0101kg 水 /kg 干料1 0.01Gc查焓湿图:G(1 w1)20t2 50 C，(1 0.5) 10kg干料 /s2 60% 时，H2 0.0495kg水 /kg干气10 (1 .0101) 222kg干气/s0.0495 0.005V干(H1 1) 222(1 0.005) 223kg / s(2 )T理想干燥器内进行的过程为等焓过程，I1 I2(1.01 1.88H1)t1 2490 H1 (1.01 1.88H2)t2 2490 H2(1.01 1.88H2)t2 2490( H2 H1)t11.01 1.88 H1(1.01 1.88 0.0495) 50 2490 (0.0495 0.005) 162.8 C1.01 1.88 0.005干燥器热效率： w(H2 H1)11 I0查得：t2 50 C， 2 60% 时，tw 42C， w 2395 kJ / kgI1 I0 (1.01 1.88H)(t1 t。) (1.01 1.88 0.005) (162.8 25) 140.47kJ/kg干料140.47