化工原理干燥习题.docx

1. 在101.325kPa下，不饱与湿空气的温度为40，相对湿度为60%，假设加热至80，那么空气的以下状态参数如何变化？湿度H_，相对湿度j_，湿球温度tw_，露点td_，焓I_。变大，变小，不变2. 依据枯燥速率曲线，枯燥过程可分为两个阶段，即_阶段与_阶段。两个枯燥阶段之间的交点C处的含水量称为_。 3. 当枯燥所用空气的相对湿度增加时，枯燥终点处物料的平衡含水量会相应_。增加，减少，不变6常压下某湿空气的温度为20°C，水蒸气的饱与蒸气压为，湿度为/kg绝干气，试求：1湿空气的相对湿度j=_，_作为枯燥介质用。7当湿空气的温度一定时，假设湿度越高测得的湿球温度也_；假设空气为水气所饱与，测得的湿球温度就是_的温度。1. 湿球温度tW是湿空气 与 的函数，而绝热饱与温度tas是湿空气 与 的函数；对湍流状态下的水蒸气-空气系统，tW与tas的大小关系为 。2. 典型的枯燥曲线可明显分为 与 两个阶段，两个阶段之间的交点称为 。2湿空气如下的哪两个参数，可利用H-I图查得其它未知参数。( ) A：H，p B：t，td C：tw，I D：tas，I二、选择10分、对于易溶气体，H值_，KG_ kG 。( ) A很大，< B很小，> C很小， D很大，、湿空气如下的哪两个参数、可利用HI图查得其它未知参数。( ) AH，P Bt，td Ctw，I Dtas，I三、问答题1、枯燥实验中，哪些枯燥条件应恒定不变？在此条件下进展长时间枯燥，最终能否得到绝干物料？2、 结合水与平衡水分有何区别与联系？答：平衡水分是空气状态与物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化。平衡水分是在一定空气状态下不能被枯燥除去的水分，是枯燥的极限。结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。结合水是能与饱与湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱与湿空气中吸收水分。一般地，结合水的一局部是自由水分，其能被枯燥除去；另一局部是平衡水分，其不能被一定状态的空气枯燥除去。3、 如何区别平衡水分与自由水分？ 5分4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压p，湿度H；焓I；露点td；湿球温度tW；相对湿度。水气分压p，湿度H；焓I；露点td；湿球温度tW；相对湿度画出图2分并指出上述六个参数。4分5、湿球温度6、如何进展恒定枯燥操作三、请答复以下问题10分、分某种湿物料在常压气流枯燥器中进展枯燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，枯燥产品的湿基含水量为0.5%。空气的状况为：初始温度为25，湿度为0.005kg水分/kg干空气，经预热后进枯燥器的温度为140，假设离开枯燥器的温度选定为60，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。假设空气在枯燥器内经历等焓过程，I=1.01+1.88Ht+2490H。一、 20分采用常压枯燥器枯燥物料，每小时处理2000kg，枯燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%，枯燥介质是湿空气，初温为20°C，湿度H0水/kg绝干空气，经预热器加热至120°C后进入枯燥器中，离开枯燥器时废气温度为40°C，假设在枯燥器中空气状态沿等焓线变化。湿空气焓的计算式为I=(1.01+1.88H)t+2490H，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） 枯燥收率为95% 时的产品量；（4） 如鼓风机装在新鲜空气入口处，风机的风量应为多少m3/s。六、共20分解：1水分蒸发量 4分 2绝干空气消耗量 其中 H1=H0=0.009 kg水/kg绝干气 求H2： 因 I1 = I2 解得 H2 = 0.041 kg水/kg绝干空气 那么 6分 3 或 又 枯燥收率的定义为 所以 6分 4， 时空气的湿比容为 体积流量 (4分)在常压连续理想枯燥器中，用风机把空气送至预热器，经120饱与蒸汽加热后进入枯燥器以枯燥某种湿物料，空气状况为：进预热器前湿空气中水气分压P0 = 1.175Kpa，温度为15，进枯燥器前温度为90，出枯燥器后温度为50，物料状况为：进枯燥器前X1水/Kg绝干料，出枯燥器后X2水/Kg绝干料，枯燥器生产能力为250Kg/h按枯燥器出口产品计，预热器总传热系数为50 w/(m2·)。求：1 绝干空气消耗量； 2 风机送风量； 3 预热器传热面积。注：H = 0.622 P0 /(P- P0); H=(1/29+H0/18)××(t0+273)/273; IH=(1.01+1.88H)t+2490H1 绝干物料流量： 1分水蒸发量： 1分进预热器前：2分 2分进枯燥器前： 2分出枯燥器后：即 得 2分绝干空气耗量： 2分2 风机送风量： 3分3 预热器传热面积： 2分 3分用热空气枯燥某种湿物料，要求枯燥产品为0.1kg/s，进枯燥器时湿物料温度为15，含水量13%湿基，出枯燥器的产品温度为40，含水量1%湿基。原始空气的温度为15，湿度为0.0073kg/kg，在预热器采用200kPa绝压的饱与蒸汽加热至100进入枯燥器，出枯燥器的废气温度为50，湿度为0.0235kg/kg。求:1. 水分蒸发量W及绝干空气消耗量L。2. 单位时间内预热器消耗热量Qp。3. 蒸汽消耗量D。注：200kPa绝压饱与蒸汽的汽化焓=2205kJ/kg; I1-I00)(t1- t0)五20分4 物料进枯燥器时干基含水量： 1分物料出枯燥器时干基含水量： 1分绝干物料流量： 2分水分蒸发量：4分绝干空气消耗量： 4分5 单位时间内预热器消耗热量： 5分3蒸汽消耗量： 3分五、20分在常压绝热枯燥器中将1500湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。、绝干气的空气在预热器中升温至90后进入枯燥器，离开枯燥器空气的温度为50。试求：（1） 完成上述枯燥任务所需要的空气量；（2） 预热器中加热蒸汽的消耗量蒸汽的相变热为2205，忽略预热器热损失；（3） 枯燥系统的热效率；（4） 通过恒定条件下的枯燥实验测得，物料的临界含水量绝干料，平衡含水量绝干料；枯燥面积为48，恒速阶段的枯燥速率，假定降速阶段枯燥速率与自由含水量呈直线关系，那么所需枯燥时间为假设干。解：1所需空气量1由焓的衡算求得。对于绝热枯燥过程，空气进出枯燥器的焓值相等，即解得：绝干气将有关数值代入式1，得到绝干气新鲜气2预热器中加热蒸汽的消耗量加热蒸汽消耗量为3枯燥系统的热效率对于绝热枯燥过程，可用两种方法计算或 (4) 枯燥时间温度为20°C、湿度为0.01kg/kg绝干气的常压新鲜空气，经预热器预热至120°C后用于枯燥某湿物料。空气离开枯燥器的温度为60°C、湿度为0.05kg/kg绝干气，湿物料进出枯燥器的温度分别为30°C、50°C，湿基含水量分别为20%、5%，枯燥产品流量为60kg/h，湿物料的平均比热容为2.134kJ/(kg湿物料.°C)，忽略枯燥系统的热损失。试求：( 注： )(1新鲜空气的耗量；2枯燥系统的热效率。六、答：1 所以 （2） 枯燥的水分量总枯燥的热量：枯燥系统热效率为七、计算题。10分以空气为枯燥介质枯燥某种湿物料，新鲜空气用量为2100 Kg新鲜空气/h，温度为20 Kg水/Kg干气。空气经预热器加热至60后进入枯燥器，离开时的温度为40。湿物料处理量为400 Kg/h，温度由20升到35，含水量由10%枯燥至0.5%均为湿基，湿物料的平均比热容Cm为 KJ/(Kg绝干料.)。枯燥器的热损失速率QL为1.2 KW。假设枯燥过程可视为等焓过程。试求：1水分的蒸发量，Kg/h。2空气离开枯燥器的湿度。3枯燥器的热效率。一、 20分在常压间歇操作的厢式枯燥器内枯燥某种湿物料。每批操作处理湿基含水量为15%的湿物料500kg，物料提供的总枯燥面积为40m2。经历4h后枯燥产品中的含水量可到达要求。操作属于恒定枯燥过程。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。临界点的枯燥速率为1kg水/(m2×h)，降速阶段枯燥速率为直线。每批操作装卸物料时间为10min，求此枯燥器的生产能力，以每昼夜24h获得的枯燥产品质量计。一、 20分解 由题意可知，每批操作处理湿基含水量为15%，即在恒速枯燥阶段全部需要时间 1(10分)由此可知枯燥过程还需经历降速枯燥阶段其降速枯燥阶段用的时间 2其中，且 3做物料衡算得 4每昼夜获得枯燥产品质量 5联立(1)(2)(3)(4)(5)解得 10分六、计算题。10分今有一枯燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料枯燥后含水量由30%减至4%均为湿基。枯燥介质为空气，初温15，相对湿度为50%湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120进入枯燥器，出枯燥器时降温至45，相对湿度为80%湿度为H2=水/kg绝干空气。试求：a水分蒸发量W；5分 b空气消耗量L、单位空气消耗量；5分六、10分解：a5分水分蒸发量WG1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，那么 Gc=G11-w1=800=560kg/h 1分 1分 1分 W=GcX1-X2=560×=水/h 2分b5分空气消耗量L、单位空气消耗量空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。 1分 kg绝干空气/h 2分 kg干空气/kg水 2分1. (20分有一连续枯燥器在常压下操作，生产能力为1000 kg/h (以枯燥产品计。物料水分由12%降至3%均为湿基，空气的初温为25，湿度为0.01 kg水/kg干空气，经预热器后升温至70，枯燥器出口废气的干球温度为45。 设空气在枯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？I=1.01+1.88H)t+2500 H，320分解：110分枯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.附图1 枯燥系统示意图附图2 空气状态变化图 10分210分求空气用量蒸发水分量 因水分在枯燥器进出口处焓值相等，所以I1=I2，即1.01+1.88H1)t2+2500 H12) t2+2500 H2因H1=H0=0.01 kg/kg, t1=70, t2=45, 故有1.01+12) ×45+2500H2解得H2=0.107 kg/kg干空气用量L=W/(H2-H1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h 5分方法1：湿空气质量流量L=L(1+H1)=1054.6(1+0.01)=1065.1 kg/h湿空气的平均分子量M=初始状态下的湿空气的体积流量5分方法2：空气的湿比容六、20分，08考研如附图所示，某枯燥器的操作压强为80kPa绝压，出口气体的温度t2为59，相对湿度2为72%。为保证枯燥产品的质量，空气进入枯燥器的温度不得高于92，故将局部出口气体送回枯燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度m为11%。新鲜空气的质量流量为/s，温度t0为18，湿度H0为水/kg绝干空气。试求：1空气的循环量LR；2新鲜空气预热后的温度t1；3预热器需提供的热量QP。水的饱与蒸气压：59时为19.013kPa，92时为75.598kPa六、20分，05考研某并流式枯燥器的操作压力为101kPa，湿物料流量为1200kg/h，湿基含水量为15%，要求枯燥产品的湿基含水量不超过0.5%。以温度为20、湿度为 kg水/Kg绝干气的新鲜湿空气为枯燥介质，在预热器中预热至90后送入枯燥器，湿空气离开枯燥器的温度仍为90，湿度为 kg水/kg绝干气。单位枯燥面积绝干物料量Gc/S= 20kg绝干料/m2，物料所含水分性质如图1所示，枯燥速率曲线如图2所示。水在20、90时的饱与蒸汽压分别为kPa与kPa。试求：(1) 新鲜湿空气消耗量；2预热器提供的热量忽略预热器的热损失；(3) 在H-I图上作出枯燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算枯燥过程所需的时间。 六、20分，06考研在常压绝热枯燥器中将1500湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。、绝干气的空气在预热器中升温至90后进入枯燥器，离开枯燥器空气的温度为50。试求： (1)完成上述枯燥任务所需要的空气量；2预热器中加热蒸汽的消耗量蒸汽的相变热为2205，忽略预热器热损失；3枯燥系统的热效率；4通过恒定条件下的枯燥实验测得，物料的临界含水量绝干料，平衡含水量绝干料；枯燥面积为48，恒速阶段的枯燥速率，假定降速阶段枯燥速率与自由含水量呈直线关系，那么所需枯燥时间为假设干。六、20分，07考研采用如下图的废气循环系统枯燥湿物料，数据标示于附图中。在常压操作中，假设系统热损失可忽略，枯燥操作为等焓枯燥过程。求1新鲜空气体积流量m3/h2进入枯燥器的湿空气的温度及焓？3预热器的加热量？注：， 0.772+1.244H×(273+t)/t×(P0/P)第 16 页