化工原理干燥习题.pdf

例 5-1】某常压空气的温度为 30、湿度为 0.0256kg/kg 绝干气，试求： （1）相对湿度、水汽分压、比容、比热容及焓； （2）若将上述空气在常压下加热到 50，再求上述各性质参数。 解：（1）30时的性质 相对湿度 由手册查得 30时水的饱和蒸汽压ps4.2464kPa。用式 5-5 求相对湿度，即 将数据带入 解得 水汽分压 比容 由式 5-6 求比容，即 =0.8926 m 3湿空气/kg 绝干气 比热容 由式 5-7a 求比热容，即 kJ/(kg 绝干气) 焓用式 5-8求湿空气的焓，即 kJ/kg 绝干气 （2）50时的性质参数 相对湿度 查出 50时水蒸汽的饱和蒸汽压为 12.340kPa。当空气被加热时，湿度并没有变化，若总 压恒定，则水汽的分压也将不变，故 水汽分压 因空气湿度没变，故水汽分压仍为 4.004kPa。 比容 因常压下湿空气可视为理想气体，故 50时的比容为 m 3湿空气/kg 绝干气 比热容 由式 5-7 知湿空气的比热容只是湿度的函数，因此，湿空气被加热后，其比热 容不变，为 1.058kJ(kg 绝干气)。 焓 kJ/kg 绝干气 由上计算可看出，湿空气被加热后虽然湿度没有变化，但相对湿度降低了，所以在干燥操 作中，总是先将空气加热后再送入干燥器内，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。 【例【例 5 5- -2 2】常压下湿空气的温度为 30、湿度为 0.0256kgkg 绝干气，试求该湿空气的露 点td、绝热饱和温度as和湿球温度tw。 解：露点td 将湿空气等湿冷却到饱和状态时的温度为露点， 由式 5-16 可求出露点温度下的饱和蒸汽压 解得 =4.004kPa 查出该饱和蒸汽所对应的温度为 28.7 ，此温度即为露点。 绝热饱和温度 由式 5-14 计算绝热饱和温度，即 由于as是 的函数，故用上式计算 时需试差。其计算步骤为 设 = 29.21 用式 5-3 求 温度下的饱和湿度as，即 查出 29.21时水的饱和蒸汽压为 4054Pa，汽化潜热为 2425.48kJ/kg，故 kgkg 绝干气 用式 5-7a 求H，即 kJ/(kg.) 用式 5-14 核算 。 故假设 =29.21可以接受。 湿球温度tw 用式 5-12 计算湿球温度，即 与计算tas一样，用试差法计算tw，计算步骤如下: 假设t w=29.21 对空气水系统， 。 查出 29.21水的汽化热 为 2425.48 kJ/kg。 前面已算出 29.21时湿空气的饱和湿度为 0.02593 kg/kg 绝干气 用式 5-12 核算t w，即 与假设的 29.21很接近，故假设正确。 计算结果证明，对于水蒸汽空气系统， tw 由上计算可看出，只要知道湿空气的两个相互独立的参数，其它参数均可求出，但有时需 要试差。 【例【例 5 5- -3 3】试应用 图确定 （1）例 5-1 中 30及 50时湿空气的相对湿度及焓； （2）例 5-2 中湿空气的水汽分压、露点td、绝热饱和温度as和湿球温度tw。 解：（1）如本例附图（a）所示，t30的等t线和=0.0256kg/kg 绝干气的等线的 交点 A 即为 30湿空气的状态点。 由过点 A 的等 线可确定 30湿空气的相对湿度为 =94%； 由过点的等线可确定 30湿空气的焓为=95 kJkg 绝干气。 将 30的湿空气加热到 50，空气的湿度并没有变化，故t50的等t线和 =0.0256kg/kg 绝干气的等线的交点 B 即为 50时湿空气的状态点。由过点的等 线及等I 线可确定 50时湿空气的相对湿度为 32%、焓为 117 kJkg 绝干气。 （2）如本例附图（b）所示，首先根据t30、=0.0256 kg/kg 绝干气确定湿空气状态 点 A。 由 A 点的等线与 线的交点 B 所在的蒸汽分压线，可确定水汽分压为 p=3800Pa。 露点是等湿冷却至饱和时的温度，故由 A 点的等线与 =100%线的交于点 C 所在的等t 线，可确定湿空气的露点td为 28.5。 绝热饱和温度是等焓冷却至饱和时的温度，故由过点 A 的等I线与 =100%线的交于点 D 所在的等t线，可确定绝热饱和温度tas为 29。 查图结果与计算结果比较可知，读图时有一定的误差，但避免了计算时试差的麻烦。 【例 4-1】一定温度下测得的 A、B、S 三元物系的平衡数据如本题附表所示。 （1） 绘出溶解度曲线和辅助曲线； （2） 查出临界混溶点的组成； （3） 求当萃余相中=20% 时的分配系数和选择性系数；（4）在 1000kg 含 30%A 的原料液中加入多少 kg S 才能使混 合液开始分层？（5）对于第（4）项的原料液，欲得到含 36%A 的萃取相 E，试确定萃余相的组 成及混合液的总组成。 例 4-1 附表 A A、B B、S S 三元物系平衡数据（质量分数）三元物系平衡数据（质量分数） 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 E 相 yA 0 7.9 15 21 26.2 30 33.8 36.5 39 42.5 44.5 45 43 41.6 yS 90 82 74.2 67.5 61.1 55.8 50.3 45.7 41.4 33.9 27.5 21.7 16.5 15 R 相 xA 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15.0 17.5 20 25 30 35 40 41.6 xS 5 5.05 5.1 5.2 5.4 5.6 5.9 6.2 6.6 7.5 8.9 10.5 13.5 15 解：（1）溶解度曲线和辅助曲线 由题给数据，可绘出溶解度曲线 LPJ，由相应的联结线 数据，可作出辅助曲线 JCP，如本题附图所示。 (2) 临界混溶点的组成 辅助曲线与溶解度曲线的交点 P 即为临界混溶点， 由附图可读出该 点处的组成为 41.6%，43.4%，15.0% (3)分配系数和选择性系数 根据萃余相中=20%，在图中定出 R1点，利用辅助曲线 定出与之平衡的萃取相 E1点，由附图读出两相的组成为 E 相 ， R 相 ， 由式 4-3 计算分配系数，即 及 由式 4-6 计算选择性系数，即 （4）使混合液开始分层的溶剂用量 根据原料液的组成在 AB 边上确定点 F，联结点 F、S， 则当向原料液加入 S 时，混合液的组成点必位于直线 FS 上。当 S 的加入量恰好使混合液的组成 落于溶解度曲