化工原理第二版.doc

第3章 干燥1.已知湿空气的总压强为50kPa，温度为60相对湿度40，试求：（1）湿空气中水气的分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度解：（1）查得60时水的饱和蒸汽压PS = 19.932kPa 水气分压 P水气 = PS= 19.9320.4 = 7.973kPa（2）H = 0.622 P水气 / （P-P水气）=0.6227.973/（50-7.973） = 0.118 kg/kg绝干（3）1kg绝干气中含0.118kg水气 x绝干 = (1/29)/(1/29)+(0.118/18) = 0.84 x水气 = (0.118/18)/(1/29)+(0.118/18) = 0.16 湿空气分子量M0 = 18x水气 + 29x绝干气 = 180.16 + 290.84 = 27.249 g/mol湿空气密度 = MP/RT = （27.2410-350103）/（8.314333） = 0.493 kg/m3湿空气2.利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值，并给出序号4中各数值的求解过程 序号 干球温度 湿球温度 湿 度 相对湿度 焓 水气分压 露点 kg/kg绝干 kg/kg绝干 kPa 1 60 35 0.03 22 140 5 302 40 27 0.02 40 90 3 253 20 18 0.013 75 50 2 154 30 28 0.025 85 95 4 25 3.干球温度为20，湿度为0.009 kg/kg绝干的湿空气通过预热器加热到50，再送往常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80。若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：（1） 1m3原湿空气在预热器过程中焓的变化；（2） 1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。 解：（1）原湿空气的焓： I0 = (1.01 + 1.88H0)t + 2490 H0 = (1.01 + 1.880.009)20 + 24900.009 = 43 kJ/kg绝干 通过预热器后空气的焓 I1 = (1.01 + 1.880.009)50 + 2490 0.0009 = 73.756 kJ/kg绝干 焓变化H = I1 - I0 = 30.756 kJ/kg绝干 空气的密度 = MP/RT = （2910-3101.33103）/（8.314293）= 1.21 kg/m3 1m3原湿空气焓的变化为 H = 30.7561.21/1.009 = 36.9 kJ/kg湿气 （2）等焓干燥 I1 = I2 = 73.756 kJ/kg绝干假设从干燥器中出来的空气湿度t = 26.8，查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压PS = 3.635 kPa H2 = 0.622 PS / （P-PS）= 0.6220.83.635/(101.33-0.83.635)= 0.0184 kJ/kg绝干由 I2 = 73.756 = （1.01 + 1.88H2）t2 + 2490 H2 试差 假设成立 H2 = 0.0184 kJ/kg绝干 获得水分量 ：H = H2 - H0 = 0.0184-0.009 = 0.0094 kJ/kg绝干 = 0.00941.21/1.009 = 0.011 kJ/kg湿气4.将t0 = 25，0= 50的常压新鲜空气，与干燥器排出的t2 = 50，2= 80的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焓。解：（1）查得25时和50时水的饱和蒸汽压分别为3.291 kPa和12.34kPa新鲜空气湿度 H0 = 0.6220 PS / （P-0PS） = 0.6220.53.291/（101.33-0.53.291） = 0.01027 kg水/kg绝干废气湿度 H2 = 0.6222 PS / （P-2PS） = 0.6220.812.34/（101.33-0.812.34） = 0.20142 kg水/3kg绝干混合气湿度 Hm = （0.01027+0.067143）/（1+3） = 0.0529 kg水/kg绝干混合气温度 tm = （25+503）/（1+3）= 43.75 混合气焓：Im =（ 1.01 + 1.88Hm）tm + 2490 Hm =（1.01+1.880.0529）43.75 + 24900.0529 = 180.26 kJ/kg绝干（2）做图发略5.干球温度t0 = 26，湿球温度t0 = 23的新鲜空气，预热到t1= 95后送入连续逆流干燥器内，离开干燥器时温度为t2= 85。湿物料初始状况为：温度1= 25，含水量1= 1.5终了时状态为：温度2 = 34.5 ，2 = 0.2。每小时有9200kg湿物料加入干燥器内。绝干物料的比热容CS = 1.84 kJ/(kg绝干)。干燥器内无输送装置，热损失为580kJ/kg汽化的水分。试求：（1） 单位时间内回的的产品质量；（2） 写出干燥过程的操作线方程；（3） 在H-I图上画出操作线；（4） 单位时间内消耗的新鲜空气质量。 解：（1）G = G1（1-1）= 9200（1-0.0015）= 9062kg/h 干燥产品质量 G2 = G/（1-2）= 9080 kg/h（2）X1 = 1/ （1-1）= 0.01523 X2 = 2/（1-2）= 0.002 当干球温度t0 = 26，湿球温度为23 时由图5-3查的空气的湿度H0 = 0.02 kg水/kg绝干I1 = (1.01 + 1.88H1)t1 + 2490 H1 =（1.01+1.880.02）95 + 24900.02 = 149.322 kJ/kg绝干I1 - I2 = CS（1 -2）+ CW（X11 X22）= 1.84（25-34.5）+ 4.187（0.0152325-0.00234.57）= -16.17 kJ/kg绝干围绕干燥器做物料衡算L(I1 - I2) + G(I1 - I2) = QL 代入已知条件L(149.322 - I) 16.179062 = 580G（X1-X2）L(149.322 - I) = 216068.74 绝干气消耗量L=G(X1-X2)/(H2-H1) L = 119.89/（H2-0.02） 119.89（149.322-I）= 216068.74（H-0.02）即 H + 0.000555I = 0.1（3）略（4）将I2 = (1.01 + 1.88H2)t2 + 2490 H2 代入H + 0.000555I = 0.1 解得 H2 = 0.0212L= 119.89/（H2-0.02）= 99908.55 kg干气/hLW = L（1+H0）= 99908.55（1+0.02）= 101906.7 kg新鲜空气/h9.某湿物料经过5.5小时进行干燥操作。物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg绝干降至X2 = 0.1 kg /kg绝干。若在相同的条件下，要求将物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg绝干降至X2 = 0.05 kg /kg绝干。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量XC = 0.15 kg /kg绝干，平衡含水量X* = 0.04 kg /kg绝干。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量（X-X*）成正比。解：降速干燥阶段dX/d= -US/G 假设U = k（X-X*）dX/d= -Sk(X-X*)/G dX/(X-X*) = -Skd/G 积分得2 = Gln(XC-X*)/(X2-X*)/Sk总干燥时间 = 1+2 = G(X1-XC)/SUC + Gln(XC-X*)/(X2-X*)/Sk = Gln(X1-XC)/(XC-X*)/Sk + Gln(XC-X*)/(X2-X*)/Sk 物料由X1 = 0.35 kg /kg绝干降至X2 = 0.1 kg /kg绝干5.5=（0.35-0.15）G/（0.15-0.04）Sk + Gln（0.15-0.04）/（0.1-