化工原理干燥复习题

一 填空题 1 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 2 干燥这一单元操作 既属于传热过程 又属 3 相对湿度 值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小 当 值大时 表示该湿空气的 吸收水汽的能力 当 0 时 表示该空气为 4 干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的 其恒定干燥条件是指 均恒定 5 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 6 在一定空气状态下干燥某物料 能用干燥方法除去的水分为 首先除去的 水分为 不能用干燥方法除的水分为 7 已知某物料含水量 X1 0 4kg 水 kg 绝干料 从该物料干燥速率曲线可知 临界含水量 XC 0 25kg 水 kg 绝干料 平衡含水量 X 0 05kg 水 kg 绝干料 则物料的非结合水分为 结合水分为 自由水分为 可除去的结合水分为 8 作为干燥介质的湿空气 其预热的目的 9 当空气的湿含量一定时 其温度愈高 则相对温度愈 表明空气的吸湿能力 愈 所以湿空气在进入干燥器之 都要经 10 在等速干燥阶段 干燥速率 物料表面始终保持被润湿 物料表面的 温度等于 而在干燥的降速阶段物料的温度 11 固体物料的干燥 一般分为 两个阶段 12 在对流干燥器中最常用的干燥介质是 它既是 又是 13 等焓干燥过程的条件是 14 若将湿空气的温度降至其露点以下 则湿空气中的部分水蒸汽 15 对于不饱和空气 表示该空气的三个温度 即 干球温度 t 湿球温度 tW和露点 td间 的关系是 16 由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是 降速干燥阶段除去 的水分是 17 等速干燥阶段物料表面的温度等于 18 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 19 在干燥过程中 当物料中表面水分汽化速率 内部水分扩散速率时 干燥 即进入恒速干燥阶段 20 湿空气通过预热器预热后 其湿度 热焓 相对湿度 增加 减少 不变 21 在一定干燥条件下 物料厚度增加 物料的临界含水量会 而干燥所需的 时间会 22 饱和空气在恒压下冷却 温度由 t1降至 t2 此时其相对湿度 湿度 湿球温度 露点 23 对不饱和湿空气 干球温度 湿球温度 露点温度 湿球温度 24 干燥操作中 干燥介质 不饱和湿空气 经预热器后 湿度 温度 当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时 物料的表面温度等于 温度 25 对不饱和空气通过间壁换热器进行加热 使温度由 t1升至 t2 此时其湿球温度 相对湿度 露点 湿度 26 在 1atm 下 不饱和湿空气的温度为 295K 相对温度为 60 当加热到 373K 时 该 空气下列状态参数将如何变化 只填变化的情况 不填变化的具体数值 湿度 相对湿度 湿球温度 露点 焓 27 一吸湿性物料和一非吸湿性物料 具有相同的干燥面积 在相同的干燥条件下进行 干燥 前者的干燥速率为 NA 后者的干燥速率为 NB 则在恒速干燥段 NA NB 28 干燥器内部无补充加热的情况下 进干燥器的气体状态一定 干燥任务一定 则气 体离开干燥器的湿度 H 越 干燥器的热效率越 29 对于为水蒸汽所饱和的空气 则其干球温度 t 湿球温度 tW 绝热饱和温度 tas 露点 温度 td的关系是 t tW tas td 30 一定湿度 H 的气体 总压 P 加大时 露点温度 td 而当气体温度 t 升高时 则 td 31 温度 30 水汽分压为 2kPa 的湿空气与水温为 40 的水接触 假定湿空气状态和水 温恒定不变 则传热方向 水 空气 传质方向 水 空气 用箭头 符号表示 已知 30 40 下水的饱和蒸汽压分别为 4 2472 和 7 3766kPa 32 已知湿空气总压为 101 3kN m2 温度为 40 相对湿度为 50 已查出 40 时水的 饱和蒸气压 Ps 为 7375 N m2 则此湿空气的湿度 H 是 kg 水 kg 绝干 气 其焓是 kJ kg 绝干气 33 已知湿空气的干球温度 t 为 50 湿球温度 tW为 30 总压为 100kN m2 若已查出 在 30 时水的饱和蒸气压为 4 25N m2 汽化潜热为 2423 7kJ kg 则该空气的湿度 H 为 34 原湿空气 温度 t0 湿度 H0 经预热器温度升高至 t1后再送入常压干燥器中 现若 t0 H0及 t1均已知 则该预热过程所需热量 Q 的计算式为 Q kJ kg 绝干气 35 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 时 平衡含水量 X 0 02kg 水 kg 绝干料 相对湿度 40 时 平衡含水量 X 0 007 现该物料含水量为 0 23kg 水 kg 绝干料 令其与 25 40 的空气接触 则该物料的自由含水量为 kg 水 kg 绝干料 结合水含量为 kg 水 kg 绝干料 非结合水的含量为 kg 水 kg 绝干料 36 维持不饱和空气的湿度 H 不变 提高空气的干球温度 则空气的湿球温度 露点 相对湿度 变大 变小 不变 不确定 37 湿空气在 293K 和总压 101 3kN m 2下 湿度为 0 0438kg 水 kg 绝干气 则 100m3该 空气中含有的绝干空气量 L 为 kg 绝干气 38 有关降速干燥阶段物料的内部水分移动的机理存在着两种理论 一个是 理论 第二个是 理论 问答题 问答题 1 有人说 自由水分即为物料的非结合水分 这句话对吗 扼要说明原因 2 固体物料与一定状态的湿空气进行接触干燥时 可否获得绝干物料 为什么 3 为什么湿空气进入干燥器前 都先经预热器预热 4 物料中的非结合水分是指哪些水分 在干燥过程中能否除去 5 要提高恒速干燥阶段的干燥速率 你认为可采取哪些措施 6 测定湿球温度时 当水的初温不同时 对测量结果有无影响 为什么 7 在对流干燥过程中 为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体 8 如何强化干燥过程 9 湿物料经干燥后达不到产品含水量的要求 偏高 你认为应采取什么措施来解决它 10 欲在 298K 时用相对湿度为 60 的空气干燥木材 使其中水分降到 11 5 湿基 你 认为是否可能 为什么 已知在此条件下木材的平衡水分为 12 干基 11 回答下列问题 1 湿空气的干球温度 湿球温度 露点在什么情况下相等 什么 情况下不等 2 湿空气在进入干燥器前 往往进行预热 这样做有什么好处 12 试说明为什么在干燥过程中 湿空气作为干燥介质时 一般都经过预热才进入干燥器 简要说明对流干燥过程是一传热过程 又是一传质过程 五 计算题 五 计算题 1 10 分 已知空气的 H 0 009kg 水汽 kg 干空气 40 试算出该空气的 t 和 t 空气总压 P 101 3kN m 水的饱和蒸汽压数据如下 蒸汽压 p kN m 1 0 1 5 2 0 2 53 0 3 5 4 0 温度 t 6 3 12 5 17 0 20 9 23 526 128 7 答案 由 H 0 622p P p 可得 0 009 0 622P 101 3 p P 1 445kN m 又由 p ps 得 ps p 1 445 0 4 3 613kN m 由此值查出 t 26 7 依 p 1 445kN m 查出 t 11 8 2 已知空气的 t 30 t 20 试算出该空气的 H 和 值 空气总压 101 3kP 水的饱 和蒸汽压数据如下 温度 t 15 20 25 30 35 蒸汽压 P kN m 1 712 333 174 255 62 答案 依 t 20 查出 p p 2 33kN m 代入下式 H H 0 622p P p 0 622 2 33 101 3 2 33 0 01464 kg 水汽 kg 干空气 依 t 30 查得 ps 4 25kN m 2 33 4 25 0 548 或依入 H 0 622 p P p 得 0 01464 0 62 4 25 101 3 4 25 0 548 3 每小时要将 48T 常压的饱和空气自露点 22 冷却至露点 7 试求 1 冷却前空气的 湿球温度和干球温度 2 应从空气中除去多少水量 3 冷却前空气的体积流量为多少 m h 附 T H 图一张 答案 1 由于是饱和空气 故 t t t 22 2 应除去的水量 W W L H H 依 t 22 查出 H 0 0173kg 水汽 kg 干空气 t 7 查出 H 0 0064kg 水汽 kg 干 空气 又冷却前湿空气的量 L L 1 H 故 L L 1 H 48 1000 1 0 0173 4 718 10 kg 干空气 h W 4 718 10 0 0173 0 0064 514 3kg 水 h 3 冷却前空气的体积流量 V v Lv 4 718 10 0 86 4 058 10 m h v 由 T H 图查出或算出 4 某干燥器的生产能力为 1000kg h 产品 物料从含水量 2 干燥至含水量 0 2 均 为湿基 已知生产车间的气温为 22 相对湿度为 60 空气离开干燥器时的温度为 45 湿球温度为 32 干燥为等焓过程 试求 1 水分蒸发量 2 离开干燥器时空气 的体积流量为多少 m h 3 空气进入干燥器的温度 4 热效率为多少 附 T H 图 答案 1 水份蒸发量 W W G W W 1 W 1000 0 02 0 002 1 0 02 18 37kg 水 h 2 离开干燥器的空气体积流量 V V L v W v H H 依 t 22 60 查出 H H 0 01kg 水汽 kg 干空气 t 45 t 32 查出 H 0 026kg 水汽 kg 干空气 v 0 94m kg 干空气 V 18 37 0 94 0 026 0 01 1079m h 3 空气进入干燥器的温度 t I I 故可查出 t 357K 84 4 热效率 h t t t t 100 84 45 84 22 100 62 9 5 某气流干燥器的生产能力为 180kg 产品 h 现要求将物料从含水量 2 干燥至含水量 0 2 均为湿基 已知生产车间的气温为 25 空气的湿含量为 0 01kg 水汽 kg 干空 气 空气经预热器预热至 94 进入干燥器 若空气离开干燥器时的湿球温度为 32 露 点为 25 问 1 水分蒸发量为多少 kg h 2 干空气消耗量为多少 kg h 3 干燥器的 热效率为多少 4 空气离开干燥器的温度 5 干燥过程是否等焓 说明原因 附 T H 图一张 本题目有题图 titu131 bmp 答案 已知 图示 1 水分蒸发量 W W G W W 1 W 180 0 02 0 002 1 0 02 3 306kg 水 h 2 干空气消耗量 L L W H H 依 t 32 t 25 查 T H 图得 H 0 02 而 H 0 01 L 3 306 0 02 0 01 330 6kg 干空气 h 3 空气离开干燥的温度 t 由 t 32 t 25 在 T H 图上找到 C 点 再由 C 点找到 t 332 4K 59 4 4 干燥器的热效率 Q Q 100 t t t t 100 代入得 94 59 4 94 25 100 50 1 5 是否等焓干燥 依 t 94 H H 0 01kg 水汽 kg 干空气 查出 I 121kJ kg 干空气 依 t 32 t 25 查出 I 110kJ kg 干空气 I I 故干燥不是等焓过程 6 某连续干燥器的生产能力为 300kg h 产品 现要将湿物料从含水量 4 干燥至含量 0 2 均为湿基 湿空气的干球温度为 39 湿球温度为 22 经预热器预热到 83 后进入干燥器 已知废气离开干燥器的温度为 59 且干燥为等焓过程 试求 1 每小 时处理的湿料量为多少 kg 2 绝干空气消耗量为多少 kg h 3 若风机设置在新鲜空气 入口处 其风量为若干 m h 附 T H 图一张 答案 1 处理的湿料量 G W G W W 1 w 300 0 04 0 002 1 0 04 11 88kg 水 h G G W 300 11 88 311 88kg h 2 L L W H H 依 t 39 t 22 查出 H 0 01kg 水汽 kg 干空气 依 H H0 t 查找到 B 点 又由 B 点和等焓干燥找到 C 点 由 C 点找到 H 0 0199kg 水汽 kg 干空气 L 11 88 0 0199 0 01 1200kg 干空气 h 3 V V L v 1200 0 895 1074m h 式中 v 由 t t 找到 7 某厂用一台气流干燥器干燥某物料 已知进干燥器的湿物料的温度为 18 含水量为 2 湿基 产品量为 180kg h 含水量为 0 2 湿基 产品温度为 68 空气进预热 器前的干球温度为 22 湿球温度为 17 经预热器预热至 83 进入干燥器 离开干燥 器的废气温度为 70 绝干物料的比热为 26kJ kg K 干燥器的热损失为 500kJ kg 汽 化水分 试求 1 蒸发水量 2 湿空气消耗量 3 预热器所需的热量 4 若风机设置在 干燥器后 其风量为若干 m h 附 T H 图一张 答案 1 蒸发水量 W W G W W 1 W 180 0 02 0 002 1 0 02 3 306kg 水 h 2 湿空气消耗量 L L L 1 H 依空气参数查出 H H 0 01kg 水汽 kg 干空气 I 48kJ kg 干空气 I 109kJ kg 干空气 依热平衡式得 L 1 01 1 88H t t Q Q Q 蒸发水量所需要的热量 Q W 2500 1 88t 4 187 3 306 2500 1 88 70 4 187 18 8451kJ h 加热物料需要的热量 Q G C G G 1 W 180 1 0 002 179 64kg 绝干料 h C Cs X C Cs W C 1 W 1 26 0 002 4 187 1 0 002 1 268kJ kg K Q 179 64 1 268 68 18 11389kJ h 干燥器的热损失 Q 500 3 306 1653kJ h 代入上式得 L 1 01 1 88 0 01 83 70 8451 11389 1653 即 L 1607kg 干空气 h L 1607 1 0 01 1623kg 湿空气 h 3 预热器所需的热量 Q Q Q Q 预热器的散热损失 Q 0 故 Q Q L I I 1607 109 48 98030kJ h 27 2kw 4 V V Lv L W H H 1607 3 306 H 0 01 解出 H 0 0121kg 水汽 kg 干空气 依 t 70 H 0 0121kg 水汽 kg 干空气 查出 v 0 99m kg 干空气 V 1607 0 99 1591m h 8 某一连续常压干燥器每小时处理的湿物料 1850kg 从含水量 2 干燥至 0 2 均为湿 基 空气在温度为 22 湿球温度为 17 的状态下 预热到 84 后进入干燥器 而废气 的出口温度为 67 若此干燥为等焓过程 试求 1 除去的水分量 kg h 2 绝干空气 消耗量 kg h 3 预热器需要的热量为多少 kw 4 风机设置在干燥器后 其输风量为 多少 m h 附 T H 图一张 答案 1 除去水分量 W W G W W 1 W 1850 0 02 0 002 1 0 002 33 37kg 水 h 2 绝干空气消耗量 L L W H H 依已知条件查出 H H 0 01kg 水汽 kg 干空气 I 48 kJ kg 干空气 H 0 0165kg 水汽 kg 干空气 v 0 99m kg 干空气 I 111 kJ 水汽 kg 干空气 L 33 37 0 0165 0 01 5134 kg 干空气 h 3 预热器需要的热量 Q Q L I I0 5134 111 48 3 234 10 kJ h 89 8kw 4 风机输风量 V V Lv 5134 0 99 5083m h 9 某物料由含水分 4 在一个常压干燥器内干燥至含水分 0 125 均为湿基 此干 燥器的生产能力 450kg h 产品 生产车间内的平均气温为 30 湿球温度为 25 空 气经预热至 90 进入干燥器内 而离开干燥器的废气温度为 65 露点为 27 5 试求 1 将湿空气在干燥流程中的参数变化用线图在 T H 图上表示出来 2 若风机设置在空气 预热器前 其输风量为多少 m h 附 T H 图一张 本题目有题图 titu132 bmp 答案 1 空气状态变化如右图示 A 点 空气进入预热器的状态点 由 t0 30 t 25 定出 B 点 空气进入干燥器的状态点 由 t 90 和 H H 定出 C 点 空气离开干燥器的状态点 由 t 65 t 27 5 定出 变化 A B C 2 输风量 V W G W W 1 W 450 0 04 0 00125 1 0 04 18 16kg 水 h 依已知条件 查出 H H 0 018kg 水汽 kg 干空气 H 0 024 kg 水汽 kg 干空气 v 0 88m kg 干空气 代入式 V Lv W v H H 18 16 0 88 0 024 0 018 2 664 10 m h 10 将温度为 92 湿度为 0 09kg 水汽 kg 干空气的湿空气 1000m 在 101 3kN m 的 恒定压力下加以冷却至 42 试求所析出的水分量为多少 kg 附 T H 图一张 本题目有题图 titu133 bmp 答案 冷却路线如右图示 即 A B C 由 C 点查出 HS 0 0546kg 水汽 kg 干空气 由 A 点查出 v 1 18m kg 干空气 故析出的水量 W W L H HS V H HS v 1000 0 09 0 0546 1 18 30kg 水 11 某乳品厂用喷雾干燥设备生产奶粉 每小时处理浓奶量 100kg 含水量为 50 干燥 后奶粉含水量为 2 均为湿基 空气进入预热器的温度为 20 湿球温度为 16 离 开干燥器时的温度为 79 相对湿度为 10 风机设置在鲜空气入口处 试求其输风量 为若干 m h 附 T H 图一张 答案 风机输送的空气量 V V L V W V H H W G W W 1 w 100 0 5 0 02 1 0 02 48 98kg 水 h 依已知条件查出 H H 0 0095kg 水汽 kg 干空气 H 0 0304kg 水汽 kg 干空气 VH 0 84m kg 干空气 代入得 V 48 98 0 84 0 0304 0 0095 1 969 10 m h 12 某树脂厂采用一台气流干燥器将聚氯乙烯的含水量从 16 干燥至 0 5 均为湿基 此干燥器的生产能力为 1t h 产品 已知空气进入预热器的温度为 20 湿球温度为 16 预热至 110 进入干燥器 从干燥器排出的废气温度为 80 设此干燥器为理想干 燥器 试求 1 若风机设置在干燥器之后 其风机的抽风量为多少 m 湿空气 h 又为 多少 kg 湿空气 h 2 若预热器的热损失相当空气在预热器中预热需要的热量的 5 其 预热器需要消耗加热蒸汽为多少 kg h 蒸汽的汽化潜热为 2205kJ kg 附 T H 图一张 答案 1 抽风量 V L V L v W v H H 依已知条件 查出 H H 0 0095kg 水汽 kg 干空气 I 44kJ kg 干空气 公式计出 I I I 1 01 1 88H t 2500H 1 01 1 88 0 0095 110 2500 0 0095 136 8kJ kg 干空气 依 I I 136 8kJ kg 干空气 T 273 80 353K 查出 H 0 0215 kg 水汽 kg 干空气 v 1 04m kg 干空气 代入得 V 184 5 1 04 0 0215 0 0095 1 599 10 m h 其中 W G w w 1 w 1000 0 16 0 005 1 0 16 184 5 kg 水 h L L 1 H W 1 H H H 184 5 1 0 0215 0 0215 0 0095 1 571 10 kg h 2 加热蒸汽消耗量 D 对预热器进行热量衡算得 Q L I I Q L I I L I I 5 1 05L I I 1 05W I I H H 1 05 184 5 136 8 44 0 0215 0 0095 1 498 10 kJ h 又 Q D D Q r 1 498 10 2205 679 4kg h 13 某小组在干燥实验中测得 湿纸板 G 50g G 48g 干燥时间 2 10 已知纸板的绝干量 G 30g 尺寸 150 100 7mm 试求其对应的干 燥速率和平均干基含水量为多少 答案 X X X 2 X G G G 50 30 30 0 6667kg 水 kg 绝干料 X G G G 48 30 30 0 6kg 水 kg 绝干料 X 0 6667 0 6 2 0 6334kg 水 kg 绝干料 干燥速率 U U W A A 2 0 15 0 1 0 15 0 007 0 1 0 007 0 0335m U 50 48 10 0 0335 130 4 592 10 kg m s 14 现有一台喷雾干燥器 用来处理含水量为 58 湿基 1000kg h 的浓奶量 新鲜 空气为 100kN m 温度为 20 相对湿度为 80 经预热至 160 进入干燥器 排风温度 78 干燥后的乳粉含水量为 1 8 湿基 预热器使用的加热水蒸汽的压力 800kN m 表压 冷凝水在饱和温度下排出 预热器的散热损失为 9 5 10 kJ h 设 干燥为理想干燥过程 试求 1 乳粉的产量 2 从干燥器排出的废气量 m h 3 加热 蒸汽消耗量 附 T H 图一张 饱和水蒸汽性质 部分 压力 kN m 温度 汽化热 kJ kg 101 3 100 2258 4 700 164 7 2071 5 800 170 4 2052 7 900 175 1 2036 2 1 10 179 9 2019 7 答案 1 乳粉产量 G W G W W 1 W 1000 0 58 0 018 1 0 018 572 3kg 水 h G G W 1000 572 3 427 7kg h 2 排出的废气量 V V Lv W v H H 依 t f 查出 H H 0 012kg 水汽 kg 干空气 I 50kJ kg 干空气 依公式计出 I I 1 01 1 88H t 2500H 1 01 1 88 0 012 160 2500 0 012 195 2kJ kg 干空气 即 I 依 I T 查出 H 0 0444kg 水汽 kg 干空气 v 1 065m kg 干空气 代入得 V 572 3 1 065 0 0444 0 012 1 881 10 m h 3 加热蒸汽消耗量 D Q L I I Q W I I H H Q 572 3 195 2 50 0 0444 0 012 9 5 10 2 660 10 kJ h 而 D Q r 依 p 800 100 900kN m 查出 r 2036kJ hg D 2 660 10 2036 1307kg h 15 某食品厂物料的干燥流程如下图示 试求 1 产量为多少 kg h 2 空气预热器消耗 的热量为多少 kw 3 风机抽送的湿空气量为多少 m h 注 图中代号单位 W 湿基 含水量 I kJ kg 干空气 H kg 水汽 kg 干空气 v m kg 干空气 本题目有题图 titu134 bmp 答案 1 产量 G G G W 2000 2000 0 1 0 02 1 0 02 2000 163 3 1837kg h 2 预热器消耗的热量 Q Q L I I Q W I I H H Q 163 3 108 45 0 025 0 01 18800 7 047 10 kJ h 195 7kw 3 风机抽送的风 V V Lv W v H H 163 3 0 93 0 025 0 01 1 013 10 m h 16 某啤酒厂采用一台常压干燥器来干燥麦芽 已知进入空气预热器的空气温度为 25 相对湿度为 60 经预热至 100 后进入干燥器 而离开干燥器的废气温度为 70 预热 器使用的加热蒸汽的压力 500kN m 表压 冷凝水在饱和温度下排出 又已知加热麦芽 需要的热量为 150kJ kg 水分 干燥器的散热损失为 200kJ kg 水分 麦芽进入干燥器的 温度为 25 试求 1 单位空气消耗量 2 汽化 1kg 水分需要消耗多少 kg 加热蒸汽 3 在 T H 图上表示出空气在干燥流程中的状态变化 注 开卷题 本题目有题图 titu135 bmp 答案 1 单位空气消耗量 l 由热平衡式得 t t H H Q Q Q W 1 01 1 88H 或 l 1 H H Q Q Q W 1 01 1 88H t t Q W Q W Q W 1 01 1 88H t t 已知 Q W 150kJ kg 水分 Q W 200kJ kg 水分 而 Q W 2500 1 88t2 4 187t 即 Q W 2500 1 88 70 4 187 25 2527kJ kg 水分 代入得 l 2527 150 200 1 01 1 88 0 012 100 70 92 9kg 干空气 kg 水 式中 H 0 012kg 水汽 kg 干空气 查出 2 D W 由 Q Q Q Q 忽略 故 Q Q D L I I D W I I H H D W I I H H r l I I r 由已知条件查出 I 133 4kJ kg 干空气 I 54 kJ kg 干空气 r 2091 kJ kg 代入得 D W 92 9 133 4 54 2091 3 53kg 加热蒸汽 kg 水分 3 变化过程 由 t 定出 A 点 空气进入预热器的状态点 由 t H H 定出 B 点 空气进入干燥器的状态点 l 1 H H 92 9 1 H 0 012 解出 H 0 0228kg 水汽 kg 干空气和 t 定出 C 点 空气离开干燥器的状态点 其变化过程 A B C 17 某一常压操作的干燥器每小时处理湿料为 1850kg 从含水量 2 干燥至 0 2 均为 湿基 空气温度为 22 湿球温度为 17 状态下预热至 84 后进入干燥器 而废气的出 口温度为 67 假定此干燥为等焓过程 试求 1 若风机设置在干燥器后 其需输送的 风量为多少 m h 2 进入干燥器的湿空气的质量流量为多少 kg h 3 若预热器用表压 为 100kN m 的饱和水蒸汽作加热剂 冷凝水在饱和温度下排出 而预热器的散热损失 为 15000kJ h 则其加热剂的耗量为多少 kg h 4 用线图在 T H 图上表示出空气在干燥 流程中的状态变化 附 T H 图一张 附饱和水蒸汽表 部分 P kN m r kJ kg 100 2259 5 200 2204 6 250 2185 4 本题目有题图 titu136 bmp 答案 1 V V LV W v H H W G W W 1 w 1850 0 02 0 002 1 0 002 33 37kg h 依空气参敉 已知 查出 H H 0 01kg 水汽 kg 干空气 C 1 029kJ kg 干空气 H 0 0165 kg 水汽 kg 干空气 v 0 99m kg 干空气 代入得 V 33 37 0 99 0 0165 0 01 5083m h 2 L L L 1 H W 1 H H H 33 37 1 0 01 0 0165 0 01 5185kg h 3 D Q Q Q 损 LCH t t Q 损 W C t t H H Q 损 33 37 1 029 84 22 0 0165 0 01 15000 3 425 10 kJ h D Q r 饱和水蒸汽绝压 P 101 3 100 201 3kN m 查出 r 2204 1kJ kg 代入得 D 3 425 10 2204 1 147 2kg h 4 状态变化 如图示 A 一空气进入预热器的状态点 由 t 22 t 17 定出 B 一空气进入干燥器的状态点 由 t 84 H H 定出 C 一空气离开干燥器的状态点 由 I I t 67 定出 变化 A B C 18 某厂一常压干燥器每小时处理湿物料 500kg 从含水量 5 干燥至 0 2 均为湿基 空气在温度 25 相对湿度 50 的初态下预热 90 后进入干燥器 而废气的出口温度为 70 湿球温度为 32 试求 1 风机设置在预热器前 其输送的风量为多少 m h 2 若空气预热器用压力为 250kN m 的饱和水蒸汽作加热剂 预热空气 蒸汽的 汽化热为 2185 4kJ kg 而冷凝水在饱和温度下排出 预热器的散热损失相当于预热空气 需要的热量的 4 其加热剂耗量为多少 kg h 附 T H 图一张 答案 1 求 V V Lv L W H H W G W W 1 W W 500 0 05 0 002 1 0 002 24 05kg h 查出 H H 0 01kg 水汽 kg 干空气 H 0 015 kg 水汽 kg 干空气 v 0 86m kg 干空气 代入得 L 24 05 0 015 0 01 4810 kg 干空气 h V 4810 0 86 4137m h 2 求 D Q Q Q 损 Q 0 04Q 1 04Q Q LC t t L 1 01 1 88H t t 4810 1 01 1 88 0 01 90 25 3 217 10 kJ h D Q r 1 04 3 217 10 2185 4 153 1kg h 19 在气流干燥器内将某物料自含水 5 干燥至 1 均为湿基 操作压强为 101 3kPa 湿物料的处理量为 0 8kg s 空气进预热器前 t 20 H 0 005 kg 水汽 kg 干空气 若将 空气预热至 150 进入干燥器 并假定为理想干燥过程 试求 1 当气体出干燥器温度选 定为 70 预热器所需提 供的热量和热效率 2 当气体出干燥器温度选定为 40 预热 器所需提供的热量及效率有何变化 3 若气体离开干燥管以后 因在管道及旋风分离器 中散热 温度下降了 10 试分别判断以上两种情况是否会发生物料返潮现象 附 水的饱和蒸汽压 摘录 温度 30 40 50 60 70 压强 kPa 4 25 7 37 12 34 19 92 31 16 答案 1 求 Q t 70 Q Q Q 损 Q 损 0 Q Q L 1 01 1 88H t t L W H H G W W 1 W H H I I 1 01 1 88H t 2500H 1 01 1 88H t 2500H 即 1 01 1 88 0 005 150 2500 0 005 1 01 1 88H 70 2500 H 解出 H 0 036kg 水汽 kg 干空气 L 0 8 0 05 0 01 1 0 01 0 036 0 005 1 043 kg 干空气 s 则 Q 1 043 1 01 1 88 0 005 150 20 138 2kJ S t t t t 150 70 150 20 0 615 2 求 t 40 时 Q 同理可解出 H 0 0485kg 水汽 kg 干空气 L 0 7431kg 干空气 S Q 98 5kw 84 6 3 判断 对 1 情况 H 0 622p P p 出口水汽分压 0 036 0 622p 101 3 p 解 p 5 54kPa 在旋风分离器后 气体温度为 70 10 60 其 ps 19 92kPa 因 p P s 4 25kPa 30 时饱和蒸汽压 故空气已经饱和 物料会返潮 20 在直流式空调机调节空气 其工作要点为 第一步 在加热器中一次加热空气 第 二步 在水喷射室中绝热冷却增湿 第三步 在加热器中第二次加热至要求的温度 已 知 干空气的流 量 L 300kg 干空气 s 新鲜空气状态温度 t 5 相对湿度 50 调节后空气状态温度 t 25 相对湿度 40 试求 1 在 T H 图上表示空气的状态变 化过程 2 总加热量 3 用于增湿的水耗量 W 附 T H 图一张 本题目有题图 titu137 bmp 答案 1 空气的状态变化 如右图示 依 t 5 50 找到 A 点 新鲜空气状态点 依 t 25 40 找到调节后的空气状态点 B B 点作一水平线与 100 线交于一点 C 过 C 点作一绝热线 等焓线 与过 A 点作一水平线相交一点 D 即 过程变化 A D C B 2 求 Q 总 Q 总 Q Q L I I L I I L I I A 点找出 I 11 8kJ kg 干空气 H 0 00268 kg 水汽 kg 干空气 B 点找出 I 45 32 kJ kg 干空气 H 0 00788 kg 水汽 kg 干空气 Q 总 300 45 32 11 8 10056kJ S 即 10056kW 3 求 W W L H H 300 0 00788 0 00268 1 56kg 水 S 6480kg 水 h 21 湿度为 0 02 的湿空气在预热器中加热到 120 后通入绝热常压 总压 P 760mmHg 干燥器 离开干燥器时空气的温度为 49 求离开干燥器时空气的露点温度 水的饱 和蒸汽压数据如下 温度 30 35 40 45 50 55 60 蒸汽压 P mmHg 31 8 42 18 55 3 78 9 92 5 118 0 149 4 答案 1 1 01 1 88 0 02 120 2490 0 02 175 5kJ kg 绝干气 绝热干燥器中 1 2 175 5 1 01 1 88H2 49 2490H2 H2 0 0488 PS td H2 P 0 622 H2 0 0488 760 0 622 0 0488 55 3mmHg 由水蒸汽表 d 40 22 在总压为 760mmH 的 N 和 C H O 丙酮 体系中 已知丙酮的露点为 15 相对 湿度为 0 4 求出体系的温度为多少 丙酮的阿妥因常数 A 7 11212 B 1204 67 C 223 5 阿妥因公式 lgP A B C P mmHg 答案 由露点温度 d 15 得 Pd 7 11212 1204 67 15 223 5 Pd 115 1 mmHg 该体系温度下丙酮的饱和蒸汽压 Ps 115 1 0 4 287 75 mmHg 由 Ps A B C 287 75 7 11212 1204 67 t 223 5 所以体系温度 35 4 23 氢 氮混合气 N H 1 3mol 比 的压力为 101 3kN m 绝压 温度为 54 相对湿度 50 试计算 1 湿度 2 饱和湿度 kg kg 绝干气 已知 54 下水的饱 和蒸汽压为 15kN m 答案 混合气分子量 M 28 1 2 3 4 8 5 饱和湿度 HS w M w M P P P w M 15 101 3 15 18 8 5 0 368 kg kg 干气 50 Pw 0 5 15 7 5kN m 故湿度为 H 7 5 101 3 7 5 18 8 5 0 169kg kg 干气 24 在一连续干燥器中干燥盐类结晶 每小时处理湿物料为 1000kg 经干燥后物料的含 水量由 40 减至 5 均为湿基 以热空气为干燥介质 初始湿度 H 为 0 009k 水 kg 绝干气 离开干燥器时湿度 H 为 0 039kg 水 kg 绝干气 假定干燥过程中无物料损 失 试求 1 水分蒸发量 W kg 水 h 2 空气消耗量 L kg 绝干气 h 原湿 空气消耗量 L kg 原空气 h 3 干燥产品量 G kg h 答案 1 水分蒸发量 1 0 40 1 0 40 0 667 kg 水 kg 绝干料 1 0 05 1 0 05 0 053 kg 水 kg 绝干料 G G 1 1000 1 0 40 600 kg 绝干料 h G 600 0 667 0 053 368 4 kg 水 h 2 L W H H 368 4 0 039 0 009 12280 kg 绝干气 h L L 1 H 12280 1 0 009 12390 5 kg 原空气 h 3 G G W 1000 368 4 631 6 kg h 25 10 分 题号 8228 第 8 章 知识点 120 难度 容易 1 什么叫做空气的露点 若已知空气的总压和湿度 如何求出该空气的露点 试列出 所用的公式并加以说明 2 在计算干燥器的热效率时 须计算干燥系统中蒸发水所需的热量 Q 试证明 Q 可用下式进行计算 Q W 2490 1 88 4 187 kw 式中 W 水分蒸发量 kg s 物料进干燥器时的温度 空气出干燥器时的温度 答案 1 将不饱和的空气等湿冷却至饱和状态 此时的温度称为该空气的露点 H 0 622 P H P 0 622 H 由于露点是将湿空气等湿冷却达到饱和时的温度 因此只要 知道空气的总压和湿度 即可由上式求得 再由水蒸 汽表查出对应的温度即为该空气的露点 2 在干燥过程中 湿物料中的水由 的水变为 的水蒸汽 设水蒸汽离开干燥器时的焓以 表示 的单位是 kJ kg 水汽 则 Q 4 187 为 0 时水的汽化潜热 其值约为 2490kJ kg 水 为水蒸汽的比热 其值约为 1 88kJ kg 又水的比热 为 4 187kJ kg Q W 2490 1 88 4 187 kw 26 在一干燥器中干燥某湿物料 每小时处理湿物料 1000 kg 经干燥后物料的含水量由 40 减至 5 均为湿基 干燥介质为 373K 的热空气 其中所含水汽的分压为 1 0 kN m 空气在 313K 及相对湿度 70 下离开干燥器 试求所需要的空气量 水在 313K 时 的饱和蒸汽压可取为 7 4kN m 湿空气的总压为 101 3kN m 答案 1 求 W W G G 1000 kg h 0 278 kg s G 0 278 1 0 4 0 267 kg s x 1 0 40 1 0 40 0 667 kg kg 绝干料 1 0 05 x 0 053 kg kg 绝干料 W G x x 0 267 0 667 0 053 0 1639 kg s 2 求 H H 0 622 P 0 622 1 0 101 3 1 0 0 0062 kg kg 干空气 3 求 H H 0 622 P 0 622 0 7 7 4 101 3 0 7 7 4 0 0335 kg kg 干空气 4 求 L L W H H 6 0 kg 干空气 s 进口的湿空气量 L 1 H 3 76 1 0 0062 6 041 kg s 27 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 1 需 要的空气量为多少 m h 以进预热器的状态计 2 空气进干燥器的温度 附空气 湿度图 0 时水的汽化热 2491 27kJ kg 空气与水汽比热分别为 1 01 与 1 88kJ kg K 答案 1 GC 1000 1 0 2 800kg h 1 20 100 20 20 80 0 25 2 0 05 1 0 05 0 05263 GC 1 2 800 0 25 0 05263 157 9kg h 由 H 图得 H0 0 011 H2 0 040 H1 H0 L H2 H1 157 9 0 04 0 011 5444 8kg h H 22 41 29 273 20 273 0 011 22 41 18 273 20 273 0 8441 L H 5444 8 0 844 4596m h 2 LCH 1 1 2 V2 CW 1 CH 1 1 01 1 88H1 1 031 V 2 2491 27 1 88 2 2604 31kJ kg CW 4 187kJ kg K 5444 8 1 031 1 60 157 9 2604 31 4 187 40 1 60 68 54 1 128 54 28 如附图所示 湿物料含水量为 42 经干燥后为 4 均为湿基 产品产量为 0 126kg s 空气的干球温度为 21 相对湿度 40 经预热器 k1 加热至 93 后再送入干 燥器 k2 中 离开干燥器时空气的相对湿度为 60 若空气在干燥器中经历等焓干燥过程 试求 1 在 H 图上示意作出空气的状态变化过程 标出状态点 A B C 的位置 并 注明其有关的参数 2 设已查得 H 0 008kg 水 kg 绝干气 H 0 03kg 水 kg 绝 干气 求绝干空气消耗量 L kg 绝干气 s 3 预热器供应之热量 Q kw 设 忽略预热器的热损失 本题目有题图 titu120 bmp 答案 1 如答图所示 2 G G 1 0 126 1 0 04 0 121 kg s 42 58 0 724 kg 水 kg 绝干料 4 96 0 0417 kg 水 kg 绝干料 G 0 121 0 724 0 0417 0 0826 kg 水 s L H H 0 0826 0 03 0 008 3 75 kg 绝干气 s 3 Q L 1 01 1 88H 1 01 1 88 0 008 93 21 73 8 kJ kg 绝干气 预热器供应热量 Q L 3 75 73 8 276 8 k 29 现要进行测定恒定干燥条件下空气干燥纸板的干燥速度曲线的实验 1 写出实验计算公式 2 实验要测取哪些数据 采用何种仪表来测定 答案 1 干燥速度曲线即 U X 曲线 U 为干燥速率 kg m s 为物料的干基含水量 kg 水 kg 绝干料 U 为干燥面积 m 为气化水分量 为干燥时间 余同前 G 平 G G G 平 G 2 当时间由 到 时被汽化的水分量 G 绝干物料的质量 G 平 当时间由 到 范围内物料的平均质量 G 在 时刻物料的质量 纸板汽化表面积 长 宽 长 厚 宽 厚 2 以上各项均可直接测量 故可作出 U 曲线 2 实验应测取的数据及使用的仪表 G 在实验前预先测定 用天平测定 测定不同 时的 G 值 并求出相应的 X 值 时间间隔 用秒表测定 的 与 纸板的尺寸 在浸水前先测量之 空气状态 用干湿球温度计测定空气的 和 一般是测定空气进干燥室状态 空气流速 用孔板流量计测定 和 两项是为了注明干燥实验的条件 以及计算 和 k 所必需 30 在恒定干燥条件下进行干燥实验 已测得当 50 70 气体的质量流速 L 2 5kg m s 气体平行流过物料表面 水份只从物料上表面汽化 物料由湿含量 X 变到 X 干燥处于恒速段 所需干燥的时间为 1 小时 问 1 如其他条件不变 且仍处于恒速段 只是介质的条件中有两项改变为 80 20 L 不变 求所 需干燥时间 2 如其他条件不变 且仍处于恒速段 只是物料层厚度增大一倍 求 所需干燥时间 注