化工原理第七章干燥课后习题及答案

1、第七章 干 燥 湿空气的性质湿空气的性质 【7-1】湿空气的总压为，(1)试计算空气为 40、相对湿度为时?%?60kPa3101.?与湿已知湿空气中水蒸气分压为，求该空气在 50时的相对湿度的湿度与焓；(2)度 H。 解解 湿空气总压 kPa.3p?101(1)，40时水蒸气的饱和蒸气压 ?kPa.375p?0.67s?p0.6?7.375 干气湿度 skgkg 水/?622?0.0284?0.H?0622 ?p101.3?0.6?7.p?375s? 焓 H2492t?1.88HI?1.01 kg/3kJ.0284?113.0284?0.)?40?2492?0= (1.01?1.88(2)

2、湿空气中水汽分压 kPa39.p?V50时水的饱和蒸气压 kPa3412.p?sp9.3 相对湿度 ?V754?0? p12.34sp9.3 干气 湿度 Vkg 水0.0629kg=0622?H ?0.622 p?p101.3?9.3V?，试用计算式求空气 303K，相对湿度【7-2】空气的总压为，干球温度为%?70 的下列各参数：(1)湿度 H；(2)饱和湿度；(3)露点；(4)焓 I；(5)空气中的水汽 Htsd分压。 pV? 总压解解 7.?0303K?30，tp?101.33kPa,?(1) 30时，水的饱和蒸气压 kPa2414.?ps?p0.7?4.241 干气湿度 skg 水00

3、188?kgH?0.622?0622? ?p101.33?0.p?7?4.241sp4.241 干气 (2) 饱和湿度s H 水kg?0.622622?0?0.0272kg s241?4.p?p10133st时的饱和湿度干气 (3)露点 kg 水.0188kg?H0dsps 6220.H? sp?pspH101.33?0.0188 skPa.?p297? s0.622?H0188.0?622.0s从水的饱和蒸气压为查得水的饱和温度为 23.3，故空气的露点 .3t?23d(4) 干气时，空气的焓为 kg 水.0188kgt?30，H?0? H?H2492t1.01?1.H?88 干气 kg2k

4、J/0.0188?78.?1.88?0.0188)?30?24921= (.01?(5) t=30时的 kPa241?4.ps水汽分压 ?kPa97?2.7?4.241 p?0p?.sV【7-3】在总压为下测得湿空气的干球温度为 50，湿球温度为 30，试计算湿空气的湿度与水汽分压。 解解 湿球温度时，水的饱和蒸气压，比汽化热 kg/kPa2378kJrt?50?p12.34WWs湿球表面处的湿空气，在总压及湿球温度时的湿度为 ?.3kPa50tp?101Wp12.34 干气 skgkg 水?00863?0622H?0622? Wp?p101.3?12.34s空气在时的湿度为 50t?1.09

5、?干气 kg 水.07750?30?H.(t?t)?00863?kg?0H WW2378rk?WH湿空气的水汽摩尔分数为 0.077/18.02 11.?0y 0.077/18.02?1/28.95 水汽分压 kPa111.10111?.3? p?yp?0.VI?H图填写下表的空白。 【7-4】利用湿空气的干球温度 /湿球温度/ 湿度 ?1?kg/kg 水干气 相对湿度 /%焓 ?1kg?/kJ 干气水汽分压/kPa 露点/50 40 20 ）55（ 3030 ）26 （16） ） （39 ）20（ （） （） （） （） （23） （）60 ）39（ ）37（97） （76） ）43 （16

6、0 ）（56（） （） （） （） （2420（12（36（14 【7-5】空气的总压力为，干球温度为 20湿球温度为 15。该空气经过一预 50后送入干燥器。热空气在干燥器中经历等焓降温过程。离开干燥器热器，预热至时相对湿度。利用 1-H 图，试求：(1)原空气的湿度、露点、相对湿度、焓及?%80?3原空气经预热器加空气离开预热器的湿度、相对湿度及焓；(3)100m 水汽分压；(2)3原空离开干燥器时空气的温度、焓、露点及湿度；热，所增加的热量；(4)(5)100m 气在干燥器中等焓降温增湿过程中使物料所蒸发的水分量。 ，干球温度 t=20，湿球温度。解解 空气总压15t3kPa?p?101

7、.W，焓原空气的湿度干气，露点，相对湿度(1)?kg/水.0085kgH?0%?12?60t000d 干气，水汽分压。kPa3p?1.I?43kJ/kg0V0(2) 空气离开预热器的温度 t=50，求得湿度干气，相对 kg 水/?0.0085kgH?H01湿度，焓干气。 ?kgkJ%/I?72?1211(3) 原空气的比体积 T273?20?3?0干气 kg844m 湿气244?01.244H01)?0?(0.774?1.?0.774? 0H2732733原空气在预热器所增加的热量为 m100100100? kJ?I?=43?Q?343672I? 01?0.844H(4) 空气在干燥器中为等焓

8、降温增湿过程，离开干燥器时，已知相对湿度求得温度，焓干气，露点，湿度，?t?24kg 水/0.018kgH?/I?72kJkg80%27?t?d22222干气。 3原空气，在干燥器中，等焓降温增湿过程中，使物料所蒸发的水分量(5) m100 为 100100? 水 0kg0085 ?1W?.H?H?126018?0 12?0.844H【7-6】在去湿设备中，将空气中的部分水汽除去，操作压力为，空气进口温度3湿空气所除去的水分 100m 为 20，空气中水汽分压为，出口处水汽分压为。试计算 量。 总压解解 kPa.?1337，p?6.kPa，pkPa?p101.321vv 空气进口湿度 p76.

9、1v 干气 kg 水0441?0.622?0.?H0622kg? 17.?.101pp?361v 空气出口湿度p1.33?3干气 2vkg 水kg?H?0.6228.28?10?0622 2p?p101.3?1.332v进口湿空气的比体积 T293?3?干气 kgm0?H0441 湿气=0.?890.774?1.?2440.774?1.244 1H2732731003，除去的水分量为 100m 湿空气中含有的干空气量为（干气）kg 0.89100100? 水 0H?H?0441?000828?4.02kg 210.890.89【7-7】湿空度的总压为，温度为 10，湿度为0.005kg 水/k

10、g 干气。试计算：(1)空气的相对湿度；(2)空气温度升到 35时的相对湿度 。 ；(3)温度仍为 35，?1总压提高到 115kPa时的相对湿度 ；(4)温度仍为第(1)问的 10，若总压从增大到H，并与原空气的湿度 H，试求此条件下的湿空气饱和湿度比较，求出加压 500kPas后每千克干空气所冷凝的水分量。 解解 (1)总压干气 kg 水/0.005kgp?101.3kPa，湿度 H?温度 t=10时水的饱和蒸气压 kPa2271.p?1sHp0.005?101.3 相对湿度?6580 ? ?1p(H00.622?622?0.005)?1.2271s 另一解法：0218.005/.0 湿空

11、气中水汽摩尔分数?y 9528.10.00518.02?0.005/18.02?水汽的分压 ?101.3?807kPa0p?yp? v0.005/18.02?1/28.95?p0.807? 相对湿度v6580?.? 1p1.2271s(2) 温度 t=35时，水的饱和蒸气压为 kPa.808p?52sp1.227? 相对湿度 1s139.?0?0.658 12p5.8082s(3)与(2)问相比，总压由 kPa?1153kPa 改为 p?p101.32?与总压成正比，故 相对湿度 pp115? 31580.1390.? 23p101.32(4) 温度时，水的饱和蒸气压为 ?10t kPa500

12、?p，总压 pkPa227.1?sp1.227 干气 饱和湿度skg/00153kg 水 0.H?0.622622?0.? sp?p500?1.227s原空气的湿度 干气 kg/005kg 水 H?0.每千克干空气所冷凝的水分量为 干气 kgkg 水/.00153?0.00347HH?0.005?0s【7-8】氮气与苯蒸气的混合气体，总压力为。在 24时，混合气体的相对湿度为 60%。(1)试计算混合气体的湿度（kg 苯蒸气/kg 氮气） ；(2)试计算使混合气中的苯蒸气冷凝 70%时的饱和湿度；(3)若混合气温度降为 10，试计算总压力增加到多 Hs大，才能使苯蒸气冷凝 70%。 苯的饱和蒸

13、气压用附录十的 Antoine 方程计算。 ps解 总压，相对湿度。 ?kPa4，温度 t?24p?102.60.?1(1) 计算湿度 ?6.?.4kPa，0p?102 H111苯在 24时的饱和蒸气压计算 p1s1211.033 kPa112.?lgp?6.03055? 1s24?220.79 氮的摩尔质量，苯的摩尔质量。 kmol.02kg/M?28kmol/78.11kgM?gV?pM78.110.6?12.1苯蒸气/kg 氮气 1vs1kg.213 ? ?H?0?= 1?p28.02102.4?0.6Mp?12.1111gs(2) 苯蒸气冷凝 70%时的饱和湿度计算 HsH?H?苯蒸气

14、/kg 氮气 s1 0639kg213.3?0.?0.?H?1?0.7H?0.3H07.?0 1s1H1(3) 温度，苯蒸气冷凝 70%，总压力？ ?pt?1022苯在 10时的饱和蒸气压计算 p2s1211.033 kPa076.,p03055lgp?6.? 2s2s10?220.79Mp78.116.07 vs2?.0639?0?H s28.02p?6.07ppM?2sg22总压力增加到时，才能使苯蒸气冷凝 70% 干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算 （质量 10%，其湿基含水量为 h 湿料100kg】某干燥器的湿物料处理量为 7-9【分数） ，干燥产品湿基含水量为

15、2%（质量分数） 。进干燥器的干燥介质为流量 500kg 湿空气h、温度 85、相对湿度 10%的空气，操作压力为。试求物料的水分蒸发量和空气出干燥器时的湿度 H。 2解解 操作压力 kPa3101.p?湿物料处理量湿料h，湿基含水量。干基含水量为 ?kgL?10010.?11?0.10.1 1?X? 1?1?0.10.91?1产品湿基含水量，干基含水量为 ?020.?2?0.020.02 2?X 2?1?0.020.1?982(1) 物料的水分蒸发量 W 湿物料中绝干物料的质量流量为 ? hkg 干料?100901?L?L01?.1?11c水分蒸发量为 0.10.02? h 水分.16LX?

16、Xkg?90(?)?8W? 2c10.90.98(2) 空气出干燥器时的湿度 H 计算 2空气的流量为 500kg 湿空气h，温度t=85时，水的饱和蒸气压，kPa7458.p?s相对湿度 ?1.?0 空气进干燥器的湿度 ?p0.1?58.74 干气 skg 水 H?06220383kg?0622?0 1?p101.3?0.1?58.p?74s干空气的质量流量为 500500 干气/h kg482?G H?10.0383?11H 的计算如下 2? HH?GW?12W8.16 水/kg 干气 kg.?H?00383?0?H0552? 12G482【7-10】某干燥器的生产能力为 700kg 湿料

17、/h，将湿物料由湿基含水量（质量分，经 40%20，相对湿度为。空气的干球温度为数）干燥到湿基含水量（质量分数） 。若空气在预热器加热到 100，进入干燥器，从干燥器排出时的相对湿度为?%60? 干燥器中为等焓过程，试求空气消耗量及预热器的加热量。操作压力为。 ，湿基含水量，则干基含水量为 L=700kg 湿料/h 解解 湿物料流量?4?0.1?4.400 1?X? 1?6.41?01?01 ，干基含水量为产品湿基含水量?050.?2?05.0500 2?X? 2?95.050?10.12 湿物料中绝干物料的质量流量为? h 干料4/?420?700kg1?0L?L.11c 物料中的水分蒸发量

18、为 05.400.? 水分/hkg420?W?L?X?X302? 21c950.0.6?干，从图上查得湿度空气温度，相对湿度?HI?kg/0057kg 水?H0.4.?0?t20110 气。干气，经预热器加热，温度升到，湿度未变，为 kg/0057kg 水 H?H?0.?100t011 干气。焓kgkJ/I?1161沿 1 态点干燥器的状从来时的相对湿度，空气进器空气从干燥出?6?0.2?干时，直到空气出干燥器的湿度的等 I 线，?干气/kgI?116kJkg/.029kg?0.6 水 H?022 气。3600/W302 空气消耗量 skg 干气?3.6G? 0057.029?0.?HH002

19、 预热器的加热量为? tH?.3)tt?.6?1011.88t?(Gc?Q000H1p1? ?.?361011kW294?0057.?.88010020?】在常压干燥器中将某物料从湿基含水量（质 7-11【。干燥器的生产量分数）干燥到湿基含水量（质量分数）25与，物料进、出口温度分别为 7200kg 能力为干料/h0.007kg65。热空气进干燥器的温度为 120，湿度为 附图 7-11 习题水/kg 干气，出干燥器的温度为 80。空气最初温度为 20。干物料的比热容为。若不计热损失，试求：(1)干空气的消耗量 G、空气离开干燥器时的)/( kg?1.8kJ 湿度 H；(2)预热器对空气的加热

20、量。 2解解 已知数据如习题 7-11 附图所示。 ?0.055 物料的干基湿含量为 1?X? 1?1?0.051?951?0.0055 2?X? 2?1?0.1?0059952水分蒸发量为 ?X?XW?L21c55? h/343kg7200? 95995?0.0952kg/s(1)干空气消耗量 G 与空气离开干燥器时的湿度的计算 H2空气进、出干燥器的焓为 ? 0070.?249288?0.007?1.88H120t?2492H?1.01?1.I?1.011111 干气 kg/?140kJ?80?2492?.88?HH?t?2492HH1.01?1I?1.01?1.88222222 =80.

21、8+2642H2物料进、出干燥器的焓为 5?干料 ?kg/50.5kJ8.?4.187I25?c?Xc?1? 11sw195?5?干料 ?kgkJ/65?118.4Xc?c1871?.8?4.I? 222sw995?干燥器的热量衡算 ? IGII?I?L?1212c? 5?450.8?80.?2642H?7200118.G1402? 7889002642?H?2G59.2（a） 干空气消耗量W343 ?G? 0070.HH?H?212（b） ?求得与式 由式ba4干气/h 干空气消耗量 kg10G?4.16?空气离开干燥器时的湿度 H=0.0152kg 水/kg 干气 (2)预热器对空气的加热

22、量 Q 计算 p空气进预热器的焓为 ? 007.?0?20?2492.1.01?188?0I?H1.01?1.88.t?2492H?0070000 干气 kgkJ/?37.9410?.16G4? 1180kW9?140Q?I?I37?. 01P36003600干干燥速率与干燥时间燥速率与干燥时间 【7-12】 在恒速干燥阶段，用下列 4 种状态的空气作为干燥介质，试比较当湿度 H 一定而温度 t 升高及温度 t 一定而湿度 H 增大时，干燥过程的传热推动力?t?t?tw与水汽化传质推动力有何变化，并指出哪种情况下的推动力最大。 -HH?H?m(1) t=50，H=0.01 kg 水/kg 干气

23、；(2) t=100，H=0.01 kg 水/kg 干气； (3) t=100，H=0.05 kg 水/kg 干气；(4) t=50，H=0.05 kg 水/kg 干气； 解解 (1) t=50，H= (2) t=100H=0. 01 t?25H?0.021t?35H?0.037， wwww 65?H?0?t?t?.25?H?0270.011?(3) t=100，H= (4) t=50，H= t?47.5H?0.0725t?42.5H?0.053， ， wwww 5?.527.5?H?0225?t?0.H?0030.t(2)与(1)比较，H一定，t 增大，则增大，增大，增大，增大。 H?tt?

24、Hww(3)与(2)比较，t 一定，H 增大，则堵大，增大，但减小，减小。 H?t?tHww(3)与(4)比较，H 一定，t 增大，则增大，增大，增大，增大。 H?t?tHww(4)与(1)比较，t 一定，H 增大，则增大，增大，但减小，减小。 H?tt?Hww结果是：t 增大，能使、 都增大，H?t?H 增大，能使、都减小， H?t?H 较小时，使 t 增大，对、的增大效果显著。 H?t?第(2)种情况的推动力最大。 【7-13】在恒定干燥条件下，将物料从干料，干燥至水/kgkg 水/X=0.33kg09kg.X=01干料，共需 7h，问继续干燥至干料，再需多少时间？已知物料的临界kg 水/

25、0.07kgX?2含水量为 0. 16 kg 水/kg 干料，平衡含水量为 0.05kg 水/kg 干料（以上均为干基含水量） 。降速阶段的干燥速率与物料的含水量近似呈线性关系。 解 已知干料，干料 kg16kg 水 kg/X?0.X?0.33kg 水/cl干料，干料 kg 水/X?0. 09kgkg05kg 水/X*?0.2 ?h?7?21干燥时间计算式为 L? ?cXX? c11Aucu cK? X*XX?c?*XXL?*XXX?X*?Lccc? cc?n?11n? 2AKX?X*AuX?X*?22cX?*XX?L?Cc ?1nX?X?X*X? 2C11C*AuX?X?2cL?0.16?0.05? 将已知数据代入，得 C1n0516?0.337?0.?0.16?0.? 0.09?0Au.05?cL 干料Ckg924?.kg 水?/h Auc当 (kg 水/kg 干料)时， 070.X?2?0.16?0.05?= 1n0?.0516339?24.0.?0.?0.16? 210.07?0.05?需增加的时间为 =