化工原理干燥课后答案.docx
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化工原理干燥课后答案
化工原理干燥课后答案
【篇一:
化工原理干燥习题与题解】
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hkg水汽
5.某物料含水量为0.5kg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***0.4kg水.kg?
1?
绝干料
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***h,t
?
1*
*
***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
***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5m/s的空气中
(c)气速5m/s辐射传导较强处;(d)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)?
0.05263w?
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vgc?
g2/(1?
x2)?
234.7kg/hw?
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1000kg/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0.01kg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=1000kg/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?
?
102.3kg/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+2500h1=(1.01+1.88h2)t2+2500h2
因h1=h0=0.01kg/kg,t1=70℃,t2=45℃,故有
解得h2=0.107kg/kg
干空气用量l=w/(h2-h1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6kg/h空气的湿比容
273?
t1273?
25
?
(0.772?
1.244?
0.01)?
?
0.856m3/kg干空气
273273
初始状态下的湿空气体积流量v?
0.856?
1054.6?
902.7m3/h?
0.251m3/svh?
(0.772?
1.244h0)
【篇二:
化工原理干燥部分答案】
湿空气的h-i图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。
表10-1
(2)序号4中各值求解过程如图10-1所示。
图10-1
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,干燥操作为等焓干燥过程。
试求:
(1)新鲜空气的耗量;
(2)进入干燥器的湿空气的温度与焓;(3)预热器的加热量。
【解】在h-i图上示意画出空气状态变化情况见图10-3所示,由t0,h0定a点,由t2,h2定c点。
因绝干废气量与绝干新些气量之比为3:
1,利用杠杆规则连接ac,使
mc1
?
则m点位进入预热器前的混合点,由m点作等温湿线与过c点ma3
作等焓线相交于b点,mb为预热过程,bc为等焓干燥过程。
图10-3
根据杠杆规则求得混合点m的湿度和焓分别为
1313
hm?
ho?
h2?
?
0.01?
?
0.0672?
0.0529kg水/kg绝干气
4444io=(1.01+1.88h0)t0+2490h0
3
1313
im?
i0?
i2?
?
50.62?
?
224.145?
180.76kj/m3绝干空气
4444tm可由im求出
im=(1.01+1.88hm)tm+2490hm将前面算出的hm和im代人得
(1)新鲜空气得消耗量l0
x1?
w10.2
?
=0.25kg/kg绝干料1?
w11-0.2
w20.05
?
=0.05263kg/kg绝干料
1?
w21-0.05
x2?
g=g1(1?
w1)?
1000(1?
0.2)800kg绝干料/hw=g(x1-x2)=800(0.25-0.05263)=157.896kg/h
l=
w157.896
?
?
2760kg绝干气/h
h2?
h00.0672?
0.01
l0?
l(1?
h0)?
2760(1?
0.01)?
2788kg湿干气/h
(2)进入干燥器湿空气的温度和焓
由于为等焓干燥,所以进入干燥器前湿空气的焓等于离开干燥器时的焓,即
i1?
i2?
224.145kj/m3绝干空气
而进入干燥器前湿空气的湿度等于离开预热器时的湿度,即
h1?
hm?
0.0529kg水/kg绝干气
t1可由i1求出
i1=(1.01+1.88h1)t1+2490h1
(3)预热器的加热量
由于等焓干燥,干燥器补充热量为零,且忽略热损失,因此总消耗热量等于预热器的加热量。
以包括循环气在内的整个干燥系统的物料衡算,则
qp?
l(i2?
i0)?
2760(224.145?
50.62)?
478929kj/h?
133.03kw
【篇三:
化工原理(第四版)习题解第七章干燥】
湿空气的性质
【7-1】湿空气的总压为101.3kpa,
(1)试计算空气为40℃、相对湿度为?
?
60%时的湿度与焓;
(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kpa,求该空气在50℃时的相对湿度?
与湿度h。
解湿空气总压p?
10.1k3pa
(1)?
?
0.6,40℃时水蒸气的饱和蒸气压ps?
7.375kpa湿度
h?
0.622
?
ps
p?
?
ps
?
0.622?
0.6?
7.375101.3?
0.6?
7.375
?
0.0284kg水/kg
干气
焓i?
?
1.01?
1.88h?
t?
2492h
=(1.01?
1.88?
0.0284)?
40?
2492?
0.0284?
113.3kj/kg
(2)湿空气中水汽分压pv?
9.3kpa50℃时水的饱和蒸气压ps?
12.34kpa相对湿度?
湿度
?
pvps
?
9.312.34
?
0.754
9.3
?
0.0629kg水/kg
h?
0.622
pvp?
pv
=0.622?
101.3?
9.3
干气
【7-2】空气的总压为101.33kpa,干球温度为303k,相对湿度?
?
70%,试用计算式求空气的下列各参数:
(1)湿度h;
(2)饱和湿度hs;(3)露点td;(4)焓i;(5)空气中的水汽分压pv。
解总压p?
10.13k3p,a?
t
30k?
3℃,3?
0
?
.
07
(1)30℃时,水的饱和蒸气压ps?
4.241kpa湿度
h?
0.622
?
ps
p?
?
ps
?
0.622?
psp?
ps
0.7?
4.241101.33?
0.7?
4.241
4.241
?
0.0188kg水/kg
干气干气
(2)饱和湿度
hs?
0.622
?
0.622?
101.33?
4.241
?
0.0272kg水/kg
(3)露点td时的饱和湿度hs?
0.0188kg水/kg干气
hs?
0.622
psp?
ps
?
101.33?
0.01880.622?
0.0188
?
2.97kpa
ps?
phs0.622?
hs
从水的饱和蒸气压为2.97kpa查得水的饱和温度为23.3℃,故空气的露点td?
23.3℃(4)t?
30℃,h?
0.0188kg水/kg干气时,空气的焓为
h?
?
1.01?
1.88h?
t?
2492h
=(1.01?
1.88?
0.0188)?
30?
2492?
0.0188?
78.2kj/kg干气(5)t=30℃时的ps?
4.241kpa
116
水汽分压pv?
?
ps?
0.7?
4.2?
41.kpa297
【7-3】在总压为101.3kpa下测得湿空气的干球温度为50℃,湿球温度为30℃,试计算湿空气的湿度与水汽分压。
解湿球温度tw?
50℃时,水的饱和蒸气压ps?
12化热rw?
2378kj/kg.3k4p,比汽a湿球表面处的湿空气,在总压p?
101.3kpa及湿球温度tw?
50℃时的湿度为
hw?
0.622
psp?
ps
?
0.622?
12.34101.3?
12.34
?
0.0863kg水/kg
干气
空气在t
h?
hw?
?
50℃
时的湿度为
(t?
tw)?
0.0863?
1.092378
?
kh?
rw
?
50?
30?
?
0.077kg水/kg干气
湿空气的水汽摩尔分数为
y?
0.077/18.020.077/18.02?
1/28.95
?
0.11
水汽分压1pv?
yp?
0.11?
1.01?
3.1k1pa【7-4】利用湿空气的i?
h图填写下表的空白。
【7-5】空气的总压力为101.3kpa,干球温度为20℃.湿球温度为15℃。
该空气经过一预热器,预热至50℃后送入干燥器。
热空气在干燥器中经历等焓降温过程。
离开干燥器时相对湿度?
?
80%。
利用1-h图,试求:
(1)原空气的湿度、露点、相对湿度、焓及水汽分压;
(2)空气离开预热器的湿度、相对湿度及焓;(3)100m3原空气经预热器加热,所增加的热量;(4)离开干燥器时空气的温度、焓、露点及湿度;(5)100m3原空气在干燥器中等焓降温增湿过程中使物料所蒸发的水分量。
解空气总压p?
10.1kt=20℃,湿球温度tw?
15℃。
3p,干球温度a
(1)原空气的湿度h0?
0.0085kg水/kg干气,露点td0?
12℃,相对湿度?
0?
60%,焓
i0?
43kj/kg
干气,水汽分压pv0?
1.3kpa。
(2)空气离开预热器的温度t=50℃,求得湿度h1?
h0?
0.0085kg水/kg干气,相对湿度
?
1?
12%,焓i1?
72kj/kg干气。
(3)原空气的比体积
?
h?
?
0.774?
1.244h0?
t0273
?
(0.774?
1.244?
0.01)
273?
20273
?
0.844m湿气/kg
3
干气
117
100mq?
3
原空气在预热器所增加的热量为
100
?
h
?
i1?
i0?
100
0.844
?
?
72?
43?
?
3436kj
(4)空气在干燥器中为等焓降温增湿过程,离开干燥器时,已知相对湿度?
2?
80%,求得温度t2?
27℃,焓i2?
72kj/kg干气,露点td?
24℃,湿度h2?
0.018kg水/kg干气。
2
(5)
w?
100m100
3
原空气,在干燥器中,等焓降温增湿过程中,使物料所蒸发的水分量为
?
h1?
?
1000.844
018?
0.0085?
?
1.126kg水?
0.
?
h
?
h2
【7-6】在去湿设备中,将空气中的部分水汽除去,操作压力为101.3kpa,空气进口温度为20℃,空气中水汽分压为6.7kpa,出口处水汽分压为1.33kpa。
试计算100m3湿空气所除去的水分量。
解总压p?
101.3kpa,pv1?
6.7kpa,pv2?
1.33kpa空气进口湿度
h1?
0.622
pv1p?
pv1
?
0.622?
6.7101.3?
6.7
?
0.0441kg水/kg
干气
空气出口湿度
h2?
0.622
pv2p?
pv2
?
0.622?
1.33101.3?
1.33
?
8.28?
10
?
3
kg水/kg
干气
进口湿空气的比体积
?
h?
?
0.774?
1.244h1?
t273
?
?
0.774?
1.244?
0.0441?
1000.89
kg
293273
=0.89m湿气/kg
3
干气
100m3湿空气中含有的干空气量为
1000.89
(干气),除去的水分量为
?
h1?
h2?
?
1000.89
0441?
0.00828?
?
4.02kg水?
0.
解
(1)总压p?
101.3kpa,湿度h?
0.005kg水/kg干气温度t=10℃时水的饱和蒸气压ps1?
1.227kpa
1相对湿度?
?
hp
?
0.622?
h?
ps1
?
0.005?
101.3(0.622?
0.005)?
1.227
?
0.658
另一解法:
湿空气中水汽摩尔分数
y?
0.00/5
1.802
0.00/5.18?
/02
.12895
118
水汽的分压相对湿度?
1
0.00/51.802?
?
pv?
yp?
?
3.08k0p7a?
?
10.1?
51.8?
02/1.?
2895?
0.00/?
pvps1
?
0.8071.227
?
0.658
(2)温度t=35℃时,水的饱和蒸气压为ps2?
5.808kpa相对湿度?
2
?
?
1
ps1ps2
?
0.658?
1.2275.808
?
0.139
(3)与
(2)问相比,总压由p2?
101.3kpa改为p3?
115kpa相对湿度?
与总压
?
3?
?
2
p3p2
?
0.139?
?
10℃
p
成正比,故
?
0.158
115101.3
(4)温度t时,水的饱和蒸气压为
1.227.0?
6?
.
50?
0.1227
0k0水g015/k3g干气
ps?
1.227kpa,总压p?
500kpa
饱和湿度
p
hs?
0.62s?
p?
ps
原空气的湿度h?
0.005kg水/kg干气每千克干空气所冷凝的水分量为
h?
hs?
0.005?
0.00153?
0.00347kg水/kg
干气
【7-8】氮气与苯蒸气的混合气体,总压力为102.4kpa。
在24℃时,混合气体的相对湿度为60%。
(1)试计算混合气体的湿度(kg苯蒸气/kg氮气);
(2)试计算使混合气中的苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度hs;(3)若混合气温度降为10℃,试计算总压力增加到多大,才能使苯蒸气冷凝70%。
苯的饱和蒸气压ps用附录十的antoine方程计算。
解总压p?
10.2k4p,温度a?
t℃2,相对湿度4?
1?
0.6。
(1)计算湿度h1p1?
102.4kpa,?
1?
0.6苯在24℃时的饱和蒸气压ps1计算
lgps1?
6.03055?
1211.03324?
220.79
?
12.1kpa
氮的摩尔质量mg
h1?
mvm
g
?
28.02kg/kmol78.1128.02
,苯的摩尔质量mv?
78.11kg/kmol。
?
0.213kg
?
?
1ps1p1?
?
1ps1
=?
0.6?
12.1102.4?
0.6?
12.1
苯蒸气/kg氮气
(2)苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度hs计算
h1?
hs
h1
?
0.7hs?
?
1?
0.7?
h1?
0.3h1?
0.3?
0.213?
0.0639kg
苯蒸气/kg氮气
(3)温度t2?
10℃,苯蒸气冷凝70%,总压力p2?
?
苯在10℃时的饱和蒸气压ps2计算
lgps2?
6.03055?
1211.03310?
220.79
ps2?
6.07kpa
119
hs?
mvm
g
?
ps2p2?
ps2
0.0639?
78.1128.02
?
6.07p2?
6.07
总压力增加到270.9kpa时,才能使苯蒸气冷凝70%
干燥过程的物料衡算与热量衡算
【7-9】某干燥器的湿物料处理量为100kg湿料/h,其湿基含水量为10%(质量分数),干燥产品湿基含水量为2%(质量分数)。
进干燥器的干燥介质为流量500kg湿空气/h、温度85℃、相对湿度10%的空气,操作压力为101.3kpa。
试求
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