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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℃,水汽分压为5kPa 的湿空气与水温为30℃的水接触,则传热方向为: ,传质方向为 。已知30℃和40℃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W

t t p ,当0W t p 时可能结冰

3、在101.325kPa 下,不饱和湿空气的温度为40℃,相对湿度为60%, (1)若加热至80℃,则空气的下列状态参数如何变化?湿度 ,相对湿度? ,湿球温度W t ,露点温度d t ,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W t ,露点温度d t ,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d t 增大,则以下参数如何变化?

P 水汽 ,

H ,? ,W t ,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W t 增大,则以下参数如何变化?

P 水汽 ,

H ,? ,d t ,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W t ,露点温度d t 的大小顺序为 。答案:t >W t >d t 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W t 。(<,>,=)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

C X 。(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,带出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d t ,湿球温度W t 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:

推动力m t ?减小,传质推动力m H ?减小,传热所需设备容积增大。

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m t ?减小,传质推动力m H ?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m t ?减小,传质推动力m H ?减小,传热所需设备容积增大

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25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为:相对湿度100%φ

= 时, 平衡含水量

*0.02/X kg kg =水绝干物料;相对湿度

40%φ=时, 平衡含水量 *

0.007X =。现该物料含水量为

0.23/kg kg 水绝干物料,令其与

25℃, 40%φ=的空气接触, 则该物料的自由含水量为

/kg kg 水绝干物料,结合水含量为 /kg kg 水绝干物料,非结合水的含量为

---------/kg kg 水绝干物料答案:自由含水量 20.230.0070.223X X -=-=,结合水量为 10.02X =; 非结合水量 10.230.020.21X X -=-= 选择题:

1、干燥是( )过程。A. 传质; B. 传热; C. 传热和传质。答案: C

2、空气的湿含量一定时,其温度愈高,则它的相对湿度(A )。A. 愈低、 B. 愈高; C. 不变

3、湿空气经预热后,空气的状态参数焓增大,而( B )。A. H φ都升高;B. H 不变φ降低; C. H φ都降低

4、用热空气作为干燥介质,一般应是(B )的空气。A. 饱和; B. 不饱和; C. 过饱和

5、在恒速干燥阶段,物料的表面温度维持在空气的(B )。A. 干球温度; B. 湿球温度; C. 露点

6、固体物料在恒速干燥终了时的含水量称为( C )A 自由含水量;B 、结合水;C 、临界含水量

7、将不饱和的空气在总压和湿度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度,称为湿空气的( C )。 A. 湿球温度; B. 绝热饱和温度; C. 露点

8、当干燥为热敏性的湿物料时,可选用(D )干燥器较适合。A.气流; B.厢式; C.转简; D.喷雾。 9、当干燥一种团块或者是颗粒较大的时物料,要求含水量降至降低时,可选用(D )干燥器较适合。 A. 厢式; B. 气流; C. 带式; D. 转简

10、物料中非结合水与结合水的基本区别在于其产生的水蒸汽压( C )同温度下纯水的饱和蒸汽压。 A. 大于; B. 小于; C. 等于

11、在一定的干燥条件下,物料的临界含水量C x 随物料厚度增加而( A ),而所需干燥的时间( A )。 A. 增加; B. 减少; C. 不变

12、物料中结合水与非结合水的基本区别在于其产生的水蒸汽压( C )同温度下纯水的饱和蒸汽压。 A. 等于; B. 大于; C. 小于

13、湿空气在预热过程中不发生变化的状态参数是( C )

A. 焓;

B. 相对湿度;

C. 露点温度;

D. 湿球温度。 14、空气的湿度H 与湿空气下列哪些参数有关:(A ) 。 A. 总压及干球温度; B. 总压及湿球温度; C. 总压及露点; D. 湿球温度及焓。

15、总压一定的湿空气,其状态参数(,,,,,W t P H I t ?水汽

)有几个是相互独立(B )。 A. 2; B. 3; C. 4; D. 5

16、空气的干球温度为t,湿球温度为tw ,露点为td ,当空气的相对湿度φ=80%时,则(B ) A. W d t

t t ==; B. t >W t >d t ; C. t <W t < d t ; D. t >W t =d t 。

17、干燥操作的经济性主要取决于( B )

A.能耗和干燥速率;

B.能耗和热量的利用率;

C. 干燥速率;

D. 干燥介质。

18、湿空气在温度300K 和总压1.42MPa 下,已知其湿度H 为0.023/kg kg 水绝干空气,则其比容H ν应为(单位均为3/m 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:

1、( × )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、( × )相对湿度φ值大小表示空气中水分含量的相对大小。若φ为1时,表示此空气吸水汽的能力强。

3、( √ )影响降速干燥速率的主要因素是物料的性质,形状。

4、 (√) 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、(√ ) 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、( √ ) 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、( × )恒速干燥阶段,所除去的水分为非结合水与结合水分。

8、( √) 对于饱和湿空气,其露点、湿球温度、干球温度为同一数值。

9、( × ) 湿物料分散的越细。其临界含水量越高。

10、( × )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。 11、( √)工程上采用中间加热干燥流程,好处可以提高热效率。

12、( √)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、( × )干燥操作中,湿空气经预热器预热后,湿度增大。

14、( × )在干燥过程中首先除去的是结合水。 15、( √ )在湿空气的I ~H 图中,湿空气的绝热冷却线即为等焓线。 17、( √ ) 湿基是指水在湿物料中的质量分数。 18、( √ )等焓干燥过程又称绝热干燥过程,也称为理想干燥过程。 19、( √ )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、( √ )实际干燥过程是指干燥器有热损失的干燥过程。

21、( √)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20℃、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20t =℃时的饱和蒸汽压为 2.335S P kPa =

0.5 2.335

0.622

0.6220.0072/101.30.5 2.335

S s p H kg kg p p ???==?=--?

1.01 1.88 1.01 1.880.0072 1.024/H c H kJ kg =+=+?=℃ 2492 1.024*******.007238.42/H I c t H kJ 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:

()as

as as H

t t H H c γ=-

-

设14as t =℃查得饱和蒸汽压表得:2448/, 1.614as s kJ kg p kPa γ== 1.614

0.622

0.6220.01/101.3 1.614

S as

s p H kg kg p p ==?=--

2448

()20(0.010.0072)13.31.01 1.880.0072

as

as

as H

t

t H H c γ=-

-=-

?-=-?℃

再设13.5as t =℃查得饱和蒸汽压表得:2461.04/, 1.566as s kJ kg p kPa γ== 1.566

0.622

0.6220.00977/101.3 1.566

S as

s p H

kg kg p p ==?=--

2461.04

()20(0.009770.0072)13.81.01 1.880.0072

as

as as H

t t H H c γ=-

-=-

?-=-?℃

2、总压为1atm 、温度为40℃的湿空气,含水量为332010/kg m -?湿空气,求:(1)湿空气的相对湿度;(2)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。 31m 湿空气中含有水汽的体积为:

332327340

20102010(1.244) 2.85310273

w m ν---+?=???

=? 31m 湿空气中含有干空气的体积为:231 2.853100.9715m --?= 30.9715m 干空气的质量为:273400.97150.773 1.0962273kg +??÷?= ???

由以上数据可求得湿度:32010 1.09620.018/H kg kg -=?÷=。由40t =℃时的饱和蒸汽压表得7.37s p kPa =,

则0.018101.3

38.7%(0.622)7.37(0.6220.018)

s Hp p H ??=

==+?+

(2)湿空气加热过程中,湿度保持不变,其水汽分压也不变 0.018101.3

2.8490.6220.6220.018

w

Hp p kPa H ?===++当相对湿度为10%时,饱和蒸汽压必须为

/ 2.849/10%28.49s w p p kPa ?===,又饱和蒸汽压表查得相对应的蒸汽温度为67.8℃;所以为使相对湿度降为10%,必须将温度上升到67.8℃。

6、已知湿空气温度为,总压为100kPa ,湿球温度为30℃,试计算该湿空气以下诸参数:(1)湿度;(2)相对湿度;(3)露点;(4)焓值;(5)湿比体积。

解:由饱和水蒸气表查得:30w t =℃时, 4.25s p kPa =,汽化潜热为2423.7/w kJ kg γ=。 在湿球温度下,空气的饱和湿度为: 4.25

0.6220.6220.0276/100 4.25

S w

s p H kg kg p p ==?=--水干空气

由湿球温度计算式可求得空气的湿度:

1.09 1.09()0.0276(5030)0.0186/2423.7

w w

w

H H t t kg kg γ=--=--=水干空气 (2)在干球温度50t =℃时,

12.34s p kPa =,由空气湿度计算式可求得该空气中的水汽分压为:

0.0186100

2.9040.6220.6220.0186

Hp p kPa H ?=

==++水汽

空气的相对湿度: 2.90423.5%12.34

s

p p ?===水汽

(3)在露点温度下空气刚好达到饱和态,空气中的水汽分压 2.904p kPa =水汽,、即为水在露点下的饱和蒸汽压,查表可得23d t =℃。

(4)若以0℃的水及0℃的空气为焓的基准,该湿空气的焓为:

0()(1.01 1.880.0186)5025000.018698.8/pg pv I c c H t H

kJ kg γ=++=+??+?=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:

003122.4()27350101.310.0186

22.4()0.954/2731002918

p T H

T p M M m kg ν=?

?++=?

?+=气水

干空气

7、某常压等焓干燥器,处理量为500/g 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20℃,湿度为0.005/kg kg ,空气预热至150℃后进入干燥器,试求:(1)当空气出口温度为40℃时,预热器所需提供的热量;(2)若出口空气在管路与旋风分离器装置中温度下降了10℃,产品是否会发生返潮现象? 答案:

解:(1)根据预热器的热量衡算得到预热器所需热量为:

1

1

1010

()()()p

H

H

Q L I I Lc t t Lc t t =-=-=-

先求L : 由物料衡算可知:21/()L W H H =- 121

2

5150020.2/11001

w w W G g s w --==?=--

等焓干燥:21I I =,即111222(1.01 1.88)2492(1.01 1.88)2492H t H H t H ++=++ 222(1.01 1.880.005)15024920.005(1.01 1.88)4024920.0487/H H H kg kg

+??+?=+?+?=

3

2120.2100.4625/0.04870.005

W L kg s H H -?=

==--

1

1.01 1.880.005 1.019/H H c c kJ kg ==+?=℃

1

10()0.4625 1.019(15020)61.29/p H Q Lc t t kJ s =-=??-=

(2)干燥器出口温度为40℃,经过管路和旋风分离器后温度下降了30℃,此时若湿空气的水汽分压小于饱和蒸汽压w s p p p ,则不会发生返潮现象;查饱和水蒸汽压30℃时, 4.25s p kPa =,湿空气出口湿度为0.0487/kg kg 则水汽分压:0.0487101.3

7.36 4.250.6220.6220.0487

w

s Hp p kPa kPa p H ?====++f ,会发生返潮现象。

8、用连续并流干燥器干燥含水2%物料9000/kg h ,物料出口温度分别为25℃、35℃,产品要求汗水0.2%(湿基,下同)绝干物料比热1.6/kJ kg ℃;空气干球温度为27℃,湿球温度为20℃,预热至90℃,空气离开干燥器时温度为60℃;干燥器无额外补充热量,热损失为600/kJ kg ;试求:(1)产品量2G ;(2)绝干空气用量L 和新鲜空气体积流量h V ;(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: 121

211002

90008837.68/11000.2

w G G kg h w --==?=-- (2)绝干空气用量L 和新鲜空气体积流量h V

首先确定空气出口状态,本题非等焓干燥,且空气出口温度2t 已知,可用解析法确定空气出口湿度。

21

1121

M d I I c t q q H H -=+-≡?-∑ (1)

计算?值,根据已知条件水分蒸发量为 1290008837.68162.32/W G G kg h =-=-=

2(10.2%) 1.60.2% 4.2 1.605/M C kJ kg =-?+?=℃

221211()8837.68 1.605(3525)

600162.63

1473.97/M M M M G C t t q q q q W kJ kg -??-=+=+

=+=∑水

干燥器无额外补充能量0d

q =,将以上数据带入?计算式,得:

4.22501473.971368.97/kJ kg ?=?+-=-水

由新鲜空气的干球温度和湿球温度从湿度图上查得010.012H H ==,代入(1)式得:

2222(1.01 1.88)602492(1.01 1.880.012)9024920.012

1368.970.0120.0198/H H H H kg kg

+?+-+??-?=--?=

绝干空气量:421162.32

2.0810/0.01980.012

W L kg h H H =

==?--

新鲜空气的比体积:

03273(0.773 1.244)

273

27327

(0.773 1.2440.012)0.8659/273

H t H m kg

ν+=++=+??= 新鲜空气的体积流量为: 0

4432.08100.8659 1.8010/h H V L m h ν==??=?

(3)预热器耗热量

1

4610() 2.0810 1.033(9027) 1.35410/376p H Q Lc t t kJ h kW =-=???-=?=

(4)热效率: 021()w w h

W c t c t Q Q Q

γη'+-==

由湿度图查得:190t =℃,10.012/H kg kg =可查得:35w t =℃, 无额外补充能量p Q Q =,则热效率为:

0216

()

(2492 1.8860 4.235)162.3229.5%

1.35410w w h W c t c t Q

γη+-=

+?-??==? (5)产品是否返潮:

湿空气出口状态为:260t =℃,20.0198/H kg kg =,饱和蒸汽压为19.92s p kPa = 其水汽分压为:220.0198101.3

3.1250.6220.6220.0198

w

H p p kPa H ?=

==++

w s p p Q p ,∴不会发生返潮现象。

9、某干燥器的操作压强为79.98kPa ,出口气体的温度为60℃,相对湿度70%,将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气混合,使进入干燥器的气体温度不超过90℃,相对湿度为12%。已知新鲜空气的质量流率为0.5025/kg s ,温度为20℃,湿度为/kg 0.005kg 水干空气,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

化工原理练习题-干燥

10.502510.005

0.5/V V H kg s '=

+=

+=干空气 水在2

60t =℃时的饱和蒸汽压为19.91kPa ,出口气体的湿度为:

2

0.719.91

0.6220.6220.1313/79.980.719.91

S

s

p H kg kg p p ???==?

=--?水干空气

水在90m t =℃时的饱和蒸汽压为70.09kPa ,出口气体的湿度为: 0.1270.09

0.6220.6220.0731/79.980.1270.09

m S

m

m s

p H kg kg p p ???==?

=--?水干空气

以混合点为控制体,对水分做物料衡算,可求出循环气量为: 02()R R m VH V H V V H +=+

020.5(0.07310.005)0.585/0.13130.0731

m R

m

VH VH V kg s H H -?-===--干空气

以混合点为控制体做热量衡算,可求出新鲜空气的预热温度为

[][]

[]

12111222()(1.01 1.88)2500(1.01 1.88)2500()(1.01 1.88)2500R R m

R R m m m VI V I V V I V H t H V H t H V V H t H +=++++++=+++

将120.5,0.005,0.585,0.1313,0.0731,90R m m V H V H H t ======℃代入上式,求得空气的预热温度为:

1133.3t =℃

预热器所提供的热量为:

110(1.01 1.88)()

0.5(1.01 1.880.005)(133.320)57.7Q V H t t kW

=+-=?+??-=

若流程改为新混合后预热,所需热量为:m 20()I R R Q V V V I VI =+-- 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℃,初始湿含量为/kg 0.006kg 水干空气,为保证干燥产品质量,空气进入干燥器的温度不得高于90℃。若空气的出口温度选定为60℃,并假定为理想干燥器,试求:将空气预热至最高允许温度90℃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

1112221112

22(1.01 1.88)2500(1.01 1.88)2500(1.01 1.88)2500 1.011.882500

(1.01 1.880.006)9025000.006 1.0160

1.88602500

0.0177/H t H H t H H t H t H t kg kg ++=++++-?=

++??+?-?=

?+=水干空气

蒸发每千克水分所需要的空气量为:

211185.5/0.01770.006

V kg kg W H H ===--干空气水

2,R V t

V 022

蒸发每千克水分所需要的供热量为:

1103(1.01 1.88)()85.5(1.01 1.880.006)(9020) 6.1110/V

Q H t t W

kJ kg =

+-=?+?-=?水

此干燥过程的热效率为:1210

90600.4299020

t t t t η--===--

11、采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理量2000㎏,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20℃,湿度/kg 0H =0.009kg 水绝干空气

经预热器加热至120℃后进入干燥器中,离开干燥器是废气温度为40℃,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kg L(绝干空气/s);(3)干燥收率为95%时的产品量;(4)若鼓风机装在新鲜空气的入口处,风机的风量应为多少3

/m

s ?

解:(1)水分蒸发量:121

2

20000.40.050.205/1360010.05

w w W G kg s w --==?=--

(2)绝干空气消耗量L :21

W L H H =

- ∵等焓干燥,∴ 12I I = 即:

1112221112

22(1.01 1.88)2490(1.01 1.88)2490(1.01 1.88)2490 1.011.882490

(1.01 1.880.009)12024900.006 1.0140

1.88402490

0.041/H t H H t H H t H t H t kg kg ++=++++-?=

++??+?-?=

?+=水绝干空气

则蒸发0.205/kg s 的水分所消耗的绝干空气量为: 210.205

6.406/0.0410.009

W L kg s H H =

==--绝干空气

干燥收率为95%时的产品量:

假定干燥过程中无物料损失,则干燥产品量为: 212000/36000.2050.351/G G W kg s =-=-= 或者:121

2

1200010.40.351/1360010.05

w G G kg s w --==?=--

干燥收率的定义为:100%η=

?实际产品量

理论产品量

收率为95%的干燥产品量为:

2

20.35195%0.333/G G kg s η'==?= 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℃,湿度为/kg 0H =0.009kg 水绝干空气,此状态下空气的湿比容为:

003122.4()2732010.009

22.4()0.842/2732918

H p T H

T p M M m kg ν=?

?++=?

?+=气水

绝干空气

由计算得知完成给定生产任务所需绝干空气量为 6.406L kg =绝干空气量,则其体积流量为 36.4060.842 5.394/H V L m s ν==?=

12、有一常压绝热干燥器,已知空气进入加热器前的状态为020t =℃,030%?=,出干燥器的状态为:080t =℃,

/kg 2H =0.02kg 水干空气,湿物料处理量为5000㎏/h ,含水10.2w =,要求干燥产品含水20.02w =(均为湿基

含水量)。

试求:(1)离开预热器时空气的温度和湿度;(2)预热器中用2250/kJ kg γ=的水蒸汽(饱和)加热湿空气,求饱和水蒸汽的用量(预热器损失为换热量的5%)

解:(1)离开预热器时空气的温度和湿度(20℃水的饱和蒸汽压为2.33kPa

01000.30 2.33

0.622

0.6220.004/101.30.30 2.33

S s p H H kg kg p p ???===?=--?水干空气

干燥器绝热,则干燥过程近似为等焓过程,即:12I I =

1112221112

22

(1.01 1.88)2490(1.01 1.88)2490(1.01 1.88)249024901.01 1.88(1.01 1.880.02)8024900.0224900.004

1.01 1.880.004

121.5H t H H t H H t H H t H C ++=++++-?=

++??+?-?=

+?=o

(2)饱和水蒸气用量,先求预热器的换热量:010(1.01 1.88)()p Q L H t t =+- 121

2

0.20.025000918.4/110.02

w w W G kg h w --==?=--水

21918.4

57400/0.020.004

W L kg h H H =

==--干空气

0106(1.01 1.88)()

57400(1.01 1.880.004)(121.520)5.92810/p Q L H t t kJ h

=+-=?+??-=? 故饱和水蒸气用量m 为:

65% 1.05 5.928102766.4/2250

p p

Q Q m kg h γ

+??=

==

13、某湿物料用热空气进行干燥,空气的初始温度为20℃,初始湿含量为/kg 0.006kg 水干空气,为保证干燥产品质量,空气进入干燥器的温度不得高于90℃。若空气的出口温度选定为60℃,并假定为理想干燥器,若将干燥器出口气体的2/3回流至入口与新鲜空气混合,并使气体的入口温度为90℃,试求; 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:采用废气再循环流程,最终排出干燥设备的干空气量等于新鲜干空气量V ,而循环干空气量为2V 。入口气体温度260t =℃,90m t =℃,1/H kg =0.006kg 水干空气不变。 ∵理想干燥器,∴进出干燥器气体的焓相等。

222(1.01 1.88)2500(1.01 1.88)2500m m m H t H H t H ++=++

混合点的物料衡算式:1223m H H H +=,代入已知数据,联立以上两式可得:

0.0305/m H kg =kg 水干空气2/H kg =0.0428kg 水干空气 混合点的焓衡算式为:12m 21223I 3I I I I I +==?= 即:111222(1.01 1.88)2500(1.01 1.88)2500H t H H t H ++=++ 代入数据可得:1154t =℃

则蒸发每千克水分所需要的空气量为:

211127.2/0.04280.006

V kg kg W H H ===--干空气水 蒸发每千克水分所需要的供热量为:

1103(1.01 1.88)()27.2(1.01 1.880.006)(15420) 3.7210/V

Q H t t W

kJ kg =

+-=?+?-=?水

此干燥过程的热效率为:1210154600.70215420

t t t t η--===--

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30℃,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℃;

将混合气加压至4atm (绝压),再冷却至30℃。苯在-11.5℃和30℃时的饱和蒸汽压分别为10mmHg 和

118mmHg 。

解:30℃,1atm (绝压)下的混合气湿度为:

78780.6118

0.2862/28287600.6118

s s p H kg kg P p ???=

?=?=--?苯氮气 混合气冷却到-11.5℃,110s P mmHg ?==,,则混合气湿度为:

178781100.0371/2828760110

s s p H kg kg P p ???=

?=?=--?苯氮气 则苯的回收率为:11

0.28620.037187.04%0.2862

H H H η--===

将混合气加压至4atm (绝压),再冷却至30℃时,混合气被压缩,其湿度不变,则其湿含量为:

27878118

0.1125/28287604118

s s p H kg kg P p ??=

?=?=-?-苯氮气 则苯的回收率为:22

0.28620.112560.69%0.2862

H H H η--===

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0.33/kg kg 干物料,降至0.09/kg kg 干物料时,共用了50.25210s ?。物料的临界含水量为0.16/kg kg 干物料,平衡含水量为0.05/kg 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0.37/kg kg 干物料降至

0.07/kg kg 干物料所需的时间,预热段所用的时间可忽略。

解: 实验:5120.25210s τ

ττ=+=?

其中:**11

2*

2,ln

()/()/C C C A C A C X X X X X X N A G N A G X X ττ---=

=-恒恒

()()

()()

**

1*12255

1()/ln 10.160.050.330.160.160.05ln 0.090.050.252101.11610C A C C C X X N A G X X X X X X ττ-??-=-+-??

+-??

-??=?-+-??-???

=?恒 ∴ 操作:

5115

**

2*

255

5120.370.16

0188210,()/ 1.11610

ln

()/0.160.050.160.05

ln 0.168100.070.051.11610

0.35610C A C C C A C X X s N A G X X X X N A G X X s s τττττ----=

==??--=---=

=?-?=+=?恒恒

20、一理想干燥器在总压100kPa 下将物料有含水50%干燥至含水1%,湿物料的处理量20/kg s 为。室外空气温度为25℃,湿度为0.005/kg kg 水干气,经预热后送入干燥器,废气排出温度为50℃,相对湿度为60%。试求:(1)空气用量;(2)预热温度;(3)干燥器的热效率。 解:(1)11

10.51/110.5w X kg kg w ===--水干料

22

20.01

0.0101/110.01

w X kg kg w =

==--水干料 1(1)20(10.5)10/C G G w kg s =-=?-=干料

查焓~湿图:250t =℃,260%?=时,20.0495/H kg kg =水干气 则: 1221()10(10.0101)222/0.04950.005C G X X V kg s H H -?-===--干

干气

1(1)222(10.005)223/V V H kg s =+=?+=干 (2)∵ 理想干燥器内进行的过程为等焓过程,∴ 12I I =

111222222111

(1.01 1.88)2490(1.01 1.88)2490(1.01 1.88)2490()

1.01 1.88H t H H t H H t H H t H ++=++++-?=

+

(1.01 1.880.0495)502490(0.04950.005)

1.01 1.880.005+??+?-=+?16

2.8C =o

干燥器热效率:2110

()w H H I I γη-=-

查得:250t =℃,260%?=时,42w t =℃,2395/w kJ kg γ=

10010(1.01 1.88)()

(1.01 1.880.005)(162.825)140.47/I I H t t kJ kg -=+-=+??-=干料

∴ 2395(0.04950.005)75.87%140.47

η?-==

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