固体干燥(化工原理)习题及答案.docx
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1、体干燥(化工原理)习题及答案1.已知湿空气的(干球)温度为50C,湿度为0.02kg/kg干气,试计算下列两种情况下的相对 湿度及同温度下容纳水分的最大能力(即饱和湿度),并分析压力对干燥操作的影响。(1)总压为 10L3kPa; (2)总压为 26.7 kPa。解:(1) = 10L3kPa 时:由 =0.622P-P,PvHp0.622+H0.622+0.02= 3.156kPa查得50C水的饱和蒸汽压为12. 34kPa,则相对湿度r = Ax 100% = X100% = 25.57%p,12.34饱和湿度:Hs = 0.622= 0.622x= 0.086kg/kg 干气p p s1
2、01.3 12.34(2) p =26.7kPa时:PvHp0.622+” 0.622+0.02皿26.74由屿,八Q = X100% = X100% = 6.74%Ps12.34,n v1 ? 34.H s =0.622 = 0.622x= 0.535kg/kg干气p _ p$26.7 12.34由此可知,当操作压力下降时,人,可吸收更多的水分,即减压对干燥有利。2.常压下湿空气的温度为80、相对湿度为10%。试求该湿空气中水汽的分压、湿度、湿比容、比热及焰。解:z = 80C, (p = 10%查得80下水的饱和蒸汽压为47. 38kPao.水汽分压.水汽分压湿度pv =(pps = 0.
3、1x47.38 = 4.738 kPaH = 0.622 P = 0.622= 0.031k醛 g干气 p-pv则绝干空气用量W“2一“。484.5= 16707kg/h新鲜空气用量L =L(1 + H = 16707x (1 + 0.005) = 16790kg/h(3)预热器中加热量Qp=LWIm)= LW2Im)L, = L +1乙11 74 ,Im =o +,214Qp=5L /2-(-/o+-2)一(I。)其中 % = o .01 +1.88x 0.03 X 40+2492x 0.034 = 127.68kJ/hI。= Q .01 +1.88x 0.005 x 25 4- 2492x
4、 0.005 = 37.945kJ/h QP = 16707x (127.68 - 37.945) = 1.5x106kJ/h = 416.7kW14.若空气用量相同,试比较下列三种空气作为干燥介质时,恒速阶段干燥速率的大小关系。(1)860c +0. 01kg/kg 干气;(2)仁70,H=0.036kg/kg 干气;(3) U80cH=0.045kg/kg 干气。解: 由片60,沪0.01kg/kg干气查图,得小=28。, w = 0.024kg/kg干气传热推动力:=6028 = 32%:传质推动力:=0.024-0.01 = 0.0141 (2) (Do15.有一盘架式干燥器,器内有5
5、0只盘,每盘的深度为0.02m,边长为0.7m见方,盘内装有某湿物料,含水率由1 kg/kg干料干燥至0.01 kg/kg干料。空气在盘表面平行掠过,其温度为77C,相对湿度为10%,流速为2m/s。物料的临界含水量与平衡含水量分别为0.3和Okg/kg干料,干燥后 的密度为600kg/m3。设降速阶段的干燥速率近似为直线,试计算干燥时间。解:由1 = 77。(2,5 = 10%,查得加=38。(2, rw = 2406kJ/kg ,H = 0.027kkg o湿比容v =(0.773+1.244H)x273+ 77=(0.773 +1.244 x 0.027) x :=1.034m3/kg
6、干气273湿空气密度1 + 0.0271 + H1.034= 0.993kg/m3空气质量流速 G = pu = 0.993x 2 = 1.986kg/(m2 -s)a = 14.3G0808 = 24.76W/(m2 K)Uc =-(t-tw)=2476 x(77-38) = 4.01 x 1 CT,kg/(m2 .s)rw2406x103干燥产品量G2 =Vp = 50x0.72 x0.02x600= 294kg绝干物料量干燥面积恒速阶段G? 294Gc=G2(i2)= 771r 立丽= 291kg4 = 50x0.72 = 24.5m2q=Gc(XXc)= 291.1x(1-。.3) =
7、2.074x1。4s=5.76hUCA 4.01 xlO-4x 24.5降速阶段T2一* *Gc(XcX ) XcX. 0.3in4 只小卜In =;In= 3.023x 10 s = 8.40hUCA XX,4.01 xl0-4x 24.5 0.01J总干燥时间T = Tj +t2 =5.76 + 8.40= 14.16h16.在恒定干燥条件下,将物料由干基含水量0.33kg/kg干料干燥到0.09kg/kg干料,需要7小 时,若继续干燥至0.07kg/kg干料,还需多少时间?已知物料的临界含水量为0.16kg/kg干料,平衡含水量为0.05kg/kg干料。设降速阶段的干燥速 率与自由水分成
8、正比。解:_ GC(X. - Xc) GC(XC - X*) Xc -T - T i + T -H111- UCAUCA X.-X7 =0.33-0.16 + (0.16 - 0.05) In 16一0.。5UCA解得 = 24.9 U cA当 X2 =0.07 时,t = 24.9x0.33-0.16+(0.16-0.05) Int = 24.9x0.33-0.16+(0.16-0.05) In=8.9h. At = 8.9-7 = 1.9h. At = 8.9-7 = 1.9h湿比容比热vH =(0.773+1.244/7) x273 + r=(0.773+1.244 x 0.03 l)x
9、273+8()273=L049m3/kg 干气cH =1.01+1.88W=1.01+1.88x0.03 l=L068kJ/kg 干气 IH =(1.01 + 1.88),+ 2492”=1.068 x 80+2492x 0.031=162.69kJ/kg 干气3.已知空气的干球温度为60,湿球温度为30,总压为101.3 kPa,试计算空气的性质:(1)湿度;(2)相对湿度;(3)焰;(4)露点温度。解:(1) tw = 30 ,可查得 ps = 4.247kPa, rw = 2423.7kJkgHw = 0.622- P-PsHw = 0.622- P-Ps4 247= 0.622x=0.
10、0272kg/kg 干气a1 09得 H = Hw - g) = 0.0272x(60-30) = 0.0137kg/kg干气kH rw2423.7(2)由 H = 0.622- P-PvHp 0.0137x101.3 clc pv = 2.183kPa0.622+ 0.622+0.013760c下水的饱和蒸汽压为19.92kPa,则相对湿度 =庄 x 100% = x 100% = 10.96%Ps992(3)焰IH = (1.01+ 1.88” + 2492H=(1.01 +1.88 x 0.0137) x 60+2492x 0.0137=96.29kJ/kg 干气(4)露点温度:由d =
11、 丫 = 2.183kpa,查饱和蒸汽压表,得J = 18.8。4.在I-H图上确定本题附表中空格内的数值。干球温度t/湿球温度t w/露点温度t d/湿度H/kg/kg 干气相对湿度/0焰/1 kJ/kg 干气水汽分压p v/kPa1(30)(20)150.01140601.92(70)4542.50. 06330240(9. 5)3(60)3530(0. 03)231404.54(50)3735.50. 042(50)606.25(40)25(20)0.01530802.25.常压下将温度为25、相对湿度为50%的新鲜空气与温度为50、相对湿度为80%的废气 混合,混合比为2: 3 (以绝
12、干空气为基准),试计算混合后的湿度、焰及温度。解: 4=25 ) =50%的新鲜空气:25 时,s=3.168kPa. H = 0.622 S = 0.622x-.I68_ = 9.88X 10-3k醛g干气p ”si=(L01 + l.88Hi)4+2492Hi3 )x 25+2492x 9.88x1 ()3=5o.34kJ/kg 干气t2 = 50(p2 =80% 的废气:50 时,pS2 =12.34kPa H2 = 0.622 92Ps2,一 2Ps2 H2 = 0.622 92Ps2,一 2Ps20.622x=0.067及酢g干气/H2 =(1.01 + 1.88/72)/2 + 2
13、49242=(1.01 + 1.88 x 0.0672) x 50+2492x 0.0672=224.3kJ/kg 干气所以混合湿度2323= + 二 月2 = 一 x 9.88 xlO-3 +-x 0.0672 = 0.0443kg/kg 干气混合熔:2323IM =-/1 +-/2 =_x50.34 + -x 224.3 = 154.7kJ/kg干气而 =(L01 + L88m),m+2492加觞-2492HM1.01 + 1.88Hm=40.56.干球温度为20C、湿球温度为16的空气,经过预热器温度升高到50后送至干燥器内。空气在干燥器内绝热冷却,离开干燥器时的相对湿度为80%,总压为
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